計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱課程編號：09171650課程名稱：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（ComputerControlSystemExperiment）課程屬性：選修實(shí)驗(yàn)屬性：非獨(dú)立設(shè)課開課學(xué)期：第七學(xué)期適用專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)時(shí)：12學(xué)時(shí)學(xué)分：0.5學(xué)分開課部門：物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院考核要求：考查課程簡介：通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本控制算法等軟件單元技術(shù)，訓(xùn)練學(xué)生的編程能力和工程能力。一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置及學(xué)時(shí)分配項(xiàng)目編號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)類型開出要求學(xué)時(shí)分配130901010056D(S)離散化方法研究驗(yàn)證必做2130901010065串級控制算法的研究驗(yàn)證必做2130901010060具有純滯后的大林控制驗(yàn)證必做2130901010063數(shù)字PID控制算法的研究驗(yàn)證必做2130901010061溫度閉環(huán)控制綜合必做2130901010064最少拍控制算法的研究綜合必做2學(xué)時(shí)總計(jì)12二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及教學(xué)要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1：D(S)離散化方法研究1、教學(xué)內(nèi)容（1）按連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)與被控對象串聯(lián)的模擬控制器D(S)，并用示波器觀測系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。（2）利用實(shí)驗(yàn)平臺，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)－?；旌戏抡娴挠?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，并利用D(S)離散化后所編寫的程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制；（3）研究采樣周期T變化時(shí)，不同的離散化方法對閉環(huán)控制系統(tǒng)性能的影響；（4）對上述連續(xù)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能作比較研究。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)并掌握數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法；（2）熟悉熟悉將模擬控制器D(S)離散為數(shù)字控制器的原理與方法；（3）通過數(shù)?；旌戏抡鎸?shí)驗(yàn)，對D(S)的多種離散化方法作比較研究，并對D(S)離散化前后閉環(huán)系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較,以加深對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特性的理解。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2：串級控制算法的研究1、教學(xué)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)一個(gè)具有二階被控對象的串級控制系統(tǒng)，并完成數(shù)模混合仿真；（2）學(xué)習(xí)用逐步逼近方法整定串級控制系統(tǒng)所包含的內(nèi)，外兩環(huán)中PI控制器的參數(shù)。2、教學(xué)目標(biāo)（1）熟悉并掌握串級控制系統(tǒng)的原理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其混合仿真研究方法；（2）熟悉并掌握串級控制系統(tǒng)控制器參數(shù)的整定方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3：具有純滯后的大林控制1、教學(xué)內(nèi)容（1）具有純滯后一階慣性環(huán)節(jié)大林算法的實(shí)現(xiàn)；（2）具有純滯后二階慣性環(huán)節(jié)大林算法的實(shí)現(xiàn)；（3）在實(shí)驗(yàn)中觀察振鈴現(xiàn)象并研究其消除方法。。2、教學(xué)目標(biāo)（1）通過本實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解大林控制的基本原理；（2）掌握用于具有純滯后對象的大林控制算法及其在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4：數(shù)字PID控制算法的研究1、教學(xué)內(nèi)容（1）利用本實(shí)驗(yàn)平臺，設(shè)計(jì)并構(gòu)成一個(gè)用于混合仿真實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)閉環(huán)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)；（2）采用常規(guī)的PI和PID調(diào)節(jié)器，構(gòu)成計(jì)算機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)，并對調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行整定，使之具有滿意的動(dòng)態(tài)性能；（3）對系統(tǒng)采用積分分離PID控制，并整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)并掌握常規(guī)的數(shù)字PID控制算法的原理及其應(yīng)用；（2）學(xué)習(xí)并掌握積分分離PID控制算法的原理及其應(yīng)用；（3）掌握具有數(shù)字PID調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的混合仿真實(shí)驗(yàn)和調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5：溫度閉環(huán)控制1、教學(xué)內(nèi)容（1）溫度驅(qū)動(dòng)部分：該實(shí)驗(yàn)中溫度驅(qū)動(dòng)采用了直流24V的驅(qū)動(dòng)電源，控制電路和驅(qū)動(dòng)電路的原理與直流電機(jī)相同，直流24V經(jīng)過PWM調(diào)制后加在了加熱器的兩端。（2）溫度測量端（反饋端）：一般為熱電式傳感器，熱電式傳感器式利用傳感元件的電磁參數(shù)隨溫度的變化的特性來達(dá)到測量的目的。例如將溫度轉(zhuǎn)化成為電阻、磁導(dǎo)或電勢等的變化，通過適當(dāng)?shù)臏y量電路，就可達(dá)到這些電參數(shù)的變化來表達(dá)溫度的變化。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解溫度控制的基本原理；（2）了解溫度傳感器的使用方法；（3）學(xué)習(xí)溫度PID控制參數(shù)的配置。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目6：最少拍控制算法的研究1、教學(xué)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有一個(gè)積分環(huán)節(jié)的二階系統(tǒng)的最少拍控制；（2）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對象具有一個(gè)積分環(huán)節(jié)的二階系統(tǒng)的最少拍無紋波控制，并通過混合仿真實(shí)驗(yàn)，觀察該閉環(huán)控制系統(tǒng)輸出采樣點(diǎn)間紋波的消除。2、教學(xué)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)并掌握最少拍控制器的設(shè)計(jì)和算法；（2）研究最少拍控制系統(tǒng)輸出采樣點(diǎn)間紋波的形成和危害性；（3）熟系最少拍無紋波控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法；（4）研究最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)。三、考核方式及要求本課程考核以平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作為主，占總成績50%。實(shí)驗(yàn)報(bào)告占總成績50%。四、主要儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料項(xiàng)目編號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱主要儀器設(shè)備及臺（套）數(shù)實(shí)驗(yàn)材料備注130901010056D(S)離散化方法研究THBCC-1型信號與系統(tǒng)?控制理論及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺（7臺）PC機(jī)7臺(含上位機(jī)軟件)雙蹤低頻慢掃描示波器7臺37針通信線7根；PCI數(shù)據(jù)采集卡7塊；130901010065串級控制算法的研究同上同上130901010060具有純滯后的大林控制同上同上130901010063數(shù)字PID控制算法的研究同上同上130901010061溫度閉環(huán)控制同上同上130901010064最少拍控制算法的研究同上同上五、教