实
验报告课程名称 计算机控制技术 学 院 机电工程学院 班 级14级电气工程及其自动化 学 号 1429204021 姓 名 高保帅 指导教师 杨歆豪
实验三 离散化方法研究
一、实验目的
1．学习并掌握数字控制器的设计方法；
2．熟悉将模拟控制器D(S)离散为数字控制器的原理与方法；
3．通过数模混合实验，对D(S)的多种离散化方法作比较研究，并对D(S)离散化前后闭环系统的性能进行比较，以加深对计算机控制系统的理解。 二、实验设备
1.THKKL-6型 控制理论及计算机控制技术实验箱；
2. PC机1台(含软件“THKKL-6”、“Keil uVision3”及“Easy 51Pro”)； 3．51单片机下载线 三、实验内容
1．利用实验箱，设计一个数－模混合仿真的计算机控制系统，并利用D(S)离散化后所编写的程序对系统进行控制。
2．研究采样周期TS变化时，不同离散化的方法对闭环控制系统性能的影响。（选作） 3．对上述连续系统和计算机控制系统的动态性能作比较研究。 四、实验原理
由于计算机的发展，计算机及其相应的信号变换装置（A/D 和D/A）取代了常规的模拟控制。在对原有的连续控制系统进行改造时，最方便的办法是将原来的模拟控制器离散化，其实质是将数字控制部分（A/D、计算机和D/A）看成一个整体，它的输入与输出都是模拟量，因而可等效为连续传递函数D(S)。这样，计算机控制系统可近似地视为以D(S) 为控制器的连续控制系统。其中对D(S)常用的离散化方法有：
① 阶跃响应法 ② 双线性变换法 ③ 后向差分变换法
五、实验步骤
1．实验接线及准备
1.1 按下图连接一个二阶被控对象的模拟电路；
图1-1 二阶对象的模拟电路图
1.2 用导线将该电路的输入端连接到单片机控制单元的“AO1”输出端，电路的输出端与单片机控制单元的“AI1”和示波器单元的“通道1”输入端相连；
2．程序运行
2.1 打开电源开关，启动计算机，运行所有实验软件；
2.2 打开“实验03\\阶跃响应不变法”的工程文件，阅读并理解程序。然后下载程序； 2.3用虚拟示波器观察图1-1输出端的响应曲线；
2.4 参考步骤2.2、2.3，用同样的方法分别运行后向差分法和双线性变换实验程序，用虚拟示波器观察图1-1输出端的响应曲线；
2.5 按图1-2连接二阶被控对象在加入模拟控制器（PID校正装置）后的模拟电路，并在其输入端输入2V的阶跃信号，然后观察其响应曲线，并与前面2.2，2.3和2.4步骤中采用数字控制器的实验曲线相比较；
2.6 实验结束后，退出实验软件，关闭实验箱电源。
图1-2 校正后二阶系统的模拟电路图
六、实验结果
绘出实验中二阶被控对象在各种不同的PID控制下的响应曲线： 1、阶跃响应不变法