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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 试验一 采样与保持仿真试验一、试验目的与要求 1、明白数 / 模转换器的零阶保持器作用；2、验证零阶保持器在掌握系统中的作用；3、验证采样周期对系统稳固性的影响；4、学习掌握系统电脑帮助设计软件MATLAB及其仿真环境SIMULINK的使用；二、仿真软硬件环境 PC机, MATLAB R2022；三、试验原理R+101eTS0. 551CSSS其中零阶保持器描述回路的采样功能和四、 SIMULINK 仿真结构图D/A 转换器的保持功能；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - -
2、- 五、仿真试验记录名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 六、摸索题1、在微机掌握系统中采样周期T 的挑选应留意哪些方面. 答：采样周期取越小值,复现精度就越高,也就是说“ 越真” ；假设采样周期太长；电脑掌握系统受到的干扰就得不到准时克服而带来很大误差,使系统动态品质恶化,甚至导致电脑掌握系统的不稳固；2、假设模拟量在A/D 转换时变化较大,是否要加保持器.为什么？答：从启动信号转换到转换终止的数字输出,经过肯定时间, 而模拟量转换期间,要求模拟量信号保持不变,所以必需用采样保持器 . 该电路具有两个功能：采样跟踪输
3、入信号；保持暂停跟踪输入信号,保持已采集的输入信号, 确保在 A/D 转换期间保持输入信号不变；在 A/D 转换期间,为了使输入信号不变,保持在开头转换时的值,通常要采纳一个采样保持电路；对于MCS-96单片机的 A/D 转换器,启动转换实际上是把采样开关接通,进行采样,过一段时间后,开关断开,采样电路进入保持模式,才是A/D 真正开头转换；3、D/A 转换器为什么会具有零阶保持器的作用？答：在这种结构中每一个通道都有一个 D/A 转换器； D/A 转换器是根据采样周期 T对控制器输出的数字量进行 D/A 转换的, 但由于 D/A 转换器具有数据输入锁存功能,它能够在接收下一组数字量之前,始终
4、保持前一组数字量不变,因而 D/A 转换器的输出模拟量,能够在一个采样周期内保持不变,也就是说,D/A 转换器本身就具有零阶保持器的功能；4、电脑掌握系统模拟量输出通道中假设无零阶保持器会显现什么问题？答：模拟量输出通道中要有输出保持器,这是由于电脑掌握是分时的,每个输出回路只能周期地在一个时间片上得到输出信号,即这时执行部件得到的是时间上离散的模拟信号,而实际的执行部件却要求连续的模拟信号,因此为了使执行部件在两个输出信号的间隔时间内仍旧能得到输出信号,就必需有输出保持器,通过它将前一采样掌握时刻的输出信号保持下来,直到下一个采样掌握时刻到来,重新得到新的输出信号电脑掌握系统中通常采纳零阶保
5、持器,即前一采样时刻的输出值原封不动的抱负化的保持到下一采样时刻到来；零阶保持器通常用和模拟量输入通道中的采样保持器一样的电容保持电路来实现；5、系统的平滑性与什么有关？名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答：电脑掌握系统平滑性与采样周期有关；当一个连续被控过程由电脑掌握时,电脑产生的指令信号是通过零阶保持器输出的,因此,它是一组阶梯信号； 在这组阶梯信号作用下,被控过程的输出是一组彼此相连的阶跃响应；由于信号阶梯的大小与采样周期成正比,在采样周期较大时, 信号阶梯增大, 使被控对象的输出响应不平滑,产生不答应的高频
6、波动；为了减小这种波动,采样周期应取得小些为好,以保证在响应过程中有足够多的采样点数；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验二 微分与平滑仿真试验一、试验目的与要求 1、明白微分对采样噪音的灵敏响应；2、明白平滑算法抑制噪音的作用；3、进一步学习MATLAB及其仿真环境SIMULINK的使用；二、仿真软硬件环境 PC机, MATLAB R2022；三、试验原理如图微分加在正反馈输入端,电脑用DZ 式进行微分运算；R为阶跃输入信号,C为系统输出；由于微分是正反馈,当取合适的微分时间常数时,会使系统响应加快；假设微分时
7、 间常数过大,就会影响系统稳固性；R+C名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四、 DZ 设计1、未平滑时的 DZ 用一阶差分代替微分运算：DZYZTD 1Z1tXZT式中 T为微分时间常数,T 为电脑采样周期；2、平滑后的DZ 微分平滑运算原理如图：xxk-3xk-2xxk -1x kTT取 Yk 为四个点的微分均值,有名师归纳总结 五、 SIMULINKY*KTDXKXXK1KXX0XK2X1XK2第 6 页,共 12 页4 T1 .50.52X.5.5TDXK3XK13X3K6TTD1DZYZ3 Z13Z2Z3X
8、Z6 T仿真结构图- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 六、仿真试验记录七、摸索题1、微分噪音与采样噪音和采样周期 T 有什么关系 .与微分时间常数有什么关系 . 答：在采样周期 T 相怜悯形下, TD越大,微分噪音越严峻；在 TD相怜悯形下,采样周期T 越小,微分噪音越严峻；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、平滑后系统输出有无改善.是否肯定需要平滑. 答：微分平滑后输出有了明显改善；并非全部的情形下都需要平滑,在系统输出情形良好的情形下,无需平滑；试验三 积分别离 PID
9、 掌握仿真试验一、试验目的与要求 1、学会 PID 三个系数的选取；2、明白积分别离值的模拟试验选取；3、把握 SIMULINK的仿真方法；二、仿真软硬件环境 PC机, MATLAB R2022；三、试验原理如图, R为输入, C为输出；电脑不断采人误差E,进行积分判别与PID 运算,然后判结果是否溢出 假设溢出就取最大或最小值P ,最终将掌握量输送给系统；R+- EI+DC名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四、 PID 算法PID 掌握规律为：U tKpe t1te tdtTDde tT I0dt其中： et 为
10、掌握器输入；ut为掌握器输出；对上式进行零初始条件下的拉氏变换,得 PID 掌握器的传递函数：DSUS KP11T DSES TIS五、整定调剂参数与系统开环增益用临界比例带法整定参数；设采样周期为50ms,先去掉微分与积分作用,只保留比例掌握,增大KP,直至系统等幅振荡,登记振荡周期Tu 和振荡时所用比例值Kpu,按以下公式整定参数比例、积分、微分调剂：T=0.167Tu ,Kppu ,TIu ,TDu六、 SIMULINK 仿真结构图名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 七、自定义函数设计实现积分别离功能的自定义函
11、数设计文件名end jffl：；function y=jfflxy=x；EI=5 或 2 ；else y=0if absx=EI八、仿真试验数据及相应曲线名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - test50ms u pu T=61.2ms K P= T I=0.148s TD=名师归纳总结 用临界比例带法整定参数EIK PK I= K D=Mpts第 11 页,共 12 页5K P/T IK PT D用栏 PID 参数, EI 修改5较佳的 PID 参数- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 用栏 PID 参数, EI 修改将四条输出曲线和输入曲线一起画在同一个坐标里；九、摸索题、当积分别离值 EI 取得最大时,仍是积分别离式掌握吗？假设取最小呢？答：积分别离值 EI 取得最大或最小都不是积分别离式掌握；、试分析比例掌握、微分掌握、积分掌握在系统中的作用；答：比例跟偏差成正比,用是使系统稳固后没有静差；打算响应速度； 微分的作用使输出快速的跟定输入；积分的作名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页