計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

中國(guó)石油大學(xué)計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：2011.11.30成績(jī)：班級(jí)：自動(dòng)化08-4姓名：陳方光學(xué)號(hào)：08071402實(shí)驗(yàn)一基于NI6008的數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫饣居?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成，學(xué)會(huì)使用MATLAB和NI6008進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)箱、NI6008數(shù)據(jù)通訊卡、Matlab軟件、計(jì)算機(jī)3． 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）使用計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)箱搭建二階被控對(duì)象，并測(cè)試對(duì)象特性（2）在Matlab中設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器，對(duì)上述對(duì)象進(jìn)行控制4.實(shí)驗(yàn)步驟：選擇合適的電阻電容，參考如下電路結(jié)構(gòu)圖，在計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)箱上搭建二階被控對(duì)象，使得其被控對(duì)象傳遞函數(shù)為建議數(shù)值：R1=200kΩ，R2=200kΩ,C1=1μＦ，R4=300kΩ,R5=500kΩ，C2=1μＦ.測(cè)試NI6008數(shù)據(jù)通訊卡，確保數(shù)據(jù)輸入輸出通道正常。使用MATLAB和OPC通訊技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集:編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定時(shí)采集和顯示。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試NI6008數(shù)據(jù)通訊卡首先將NI6008數(shù)據(jù)采集卡的AI負(fù)端與GND端短接，然后通過(guò)usb數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)，打開(kāi)opc端口調(diào)試工具，添加NI數(shù)據(jù)采集卡，添加自己所需的輸入、輸出端口，通過(guò)向輸入端強(qiáng)制寫(xiě)入1，觀察AO端口顯示數(shù)據(jù)，能較精確的跟蹤輸入數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)采集完好。使用matlab和opc進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及其顯示在Matlab中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)：da=opcda(‘localhost’,‘NIUSB-6008.Server’);%定義服務(wù)器connect(da);%連接服務(wù)器grp=addgroup(da);%添加OPC組itmRead=additem(grp,‘Dev1/AI0’);%在組中添加數(shù)據(jù)項(xiàng)itmWrite=additem(grp,'Dev1/AO0');%在組中添加數(shù)據(jù)項(xiàng)r=read(itmRead);y(1)=r.Value;%讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)的值Write(itmWrite,1);%向數(shù)據(jù)項(xiàng)中寫(xiě)值disconnect(da);%斷開(kāi)服務(wù)器關(guān)于定時(shí)器的問(wèn)題t=timer(‘TimerFcn’,@myread,‘Period’,0.2,‘ExecutionMode’,‘fixedRate’);%定義定時(shí)器start(t)%打開(kāi)定時(shí)器out=timerfind;%尋找定時(shí)器stop(out);%停止定時(shí)器delete(out);%刪除定時(shí)器將讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并動(dòng)態(tài)顯示于圖中:functionmyread(obj,event)globalttkydagrpitmReadTsitmWriter=read(itmRead);k=k+1;tt(k)=(k-1)*Ts;y(k)=r.Value;holdonplot(tt,y)ifk>70/TsWrite(itmWrite,0);num=[1.484];den=[46.4067,15.994,1];[y,t]=step(tf(num,den),1:0.2:70);plot(t,y)out=timerfind;stop(out);delete(out);disconnect(da);end表1：數(shù)據(jù)采集表時(shí)間采集數(shù)據(jù)時(shí)間采集數(shù)據(jù)時(shí)間采集數(shù)據(jù)時(shí)間采集數(shù)據(jù)時(shí)間采集數(shù)據(jù)0.000.004.001.678.001.6712.001.6816.001.670.200.024.201.678.201.6612.201.6616.201.660.400.744.401.678.401.6812.401.6616.401.670.601.304.601.678.601.6712.601.6816.601.670.801.524.801.678.801.6712.801.6616.801.661.001.625.001.669.001.6713.001.6717.001.671.201.645.201.679.201.6813.201.6717.201.661.401.665.401.669.401.6713.401.6617.401.661.601.675.601.679.601.6613.601.6617.601.671.801.665.801.659.801.6713.801.6617.801.672.001.676.001.6410.001.6714.001.6618.001.672.201.666.201.6610.201.6814.201.6618.201.642.401.686.401.6610.401.6814.401.6718.401.672.601.676.601.6610.601.6614.601.6718.601.672.801.676.801.6610.801.6714.801.6718.801.673.001.667.001.6711.001.6715.001.6719.001.673.201.677.201.6711.201.6715.201.6819.201.653.401.677.401.6711.401.6815.401.6519.401.673.601.677.601.6611.601.6615.601.6619.601.673.801.677.801.6711.801.6815.801.6619.801.674.001.678.001.6712.001.6816.001.6720.001.67Matlab繪圖如下：圖表SEQ圖表\*ARABIC1開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)讀取顯示曲線6.實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我理解基本計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成，學(xué)會(huì)使用MATLAB和NI6008進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以及實(shí)驗(yàn)電路的搭建，如何設(shè)計(jì)PID算式使二階對(duì)象完成相應(yīng)的功能，并且測(cè)試了對(duì)象的特性。復(fù)習(xí)了以前學(xué)習(xí)的東西，能做到活學(xué)活用，搭建實(shí)際模型來(lái)完成模擬實(shí)驗(yàn)。

中國(guó)石油大學(xué)計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：2011.11.30成績(jī)：班級(jí)：自動(dòng)化08-4姓名：陳方光學(xué)號(hào)：08071402實(shí)驗(yàn)二數(shù)字PID算法的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜ID控制器，實(shí)現(xiàn)PID算法，深入了解PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制效果的影響實(shí)驗(yàn)設(shè)備：計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)箱、NI6008數(shù)據(jù)通訊卡、Matlab軟件、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：在實(shí)驗(yàn)一基礎(chǔ)上編制PID數(shù)字控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。進(jìn)行PID參數(shù)的整定分析：取消積分和微分作用，分析比例系數(shù)數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響保持比例系數(shù)不變，分析積分作用對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響保持比例系數(shù)和積分時(shí)間不變，分析微分作用對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響運(yùn)用所學(xué)的PID參數(shù)整定方法，確定一組控制性能良好的PID參數(shù)實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要記錄實(shí)驗(yàn)曲線，標(biāo)注控制系統(tǒng)輸出的性能指標(biāo)總結(jié)PID參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響分析理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異，如有誤差分析原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果純比例控制分析：對(duì)比分析上圖可知：Kp越大，比例作用越強(qiáng)，比例動(dòng)作越快，上升時(shí)間和延遲時(shí)間越短，調(diào)節(jié)時(shí)間峰值時(shí)間也相應(yīng)減少，且穩(wěn)態(tài)誤差減小，但超調(diào)量增大，系統(tǒng)易發(fā)生振蕩，甚至發(fā)散。由于是純比例作用，故系統(tǒng)穩(wěn)定后存在余差，被控變量不可能回到原來(lái)的值上（在本系統(tǒng)中不可能穩(wěn)定到1），且由于仿真電路干擾的存在，響應(yīng)曲線存在較大的毛刺。比例不變，變積分控制分析：從表中可知，在Kp相同，Ti不同的情況下,Ti越大，積分作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的上升時(shí)間，延遲時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間均越大，系統(tǒng)的響應(yīng)越慢，動(dòng)態(tài)性能越差，但是系統(tǒng)的超調(diào)量卻越小，甚至小到不存在，系統(tǒng)地穩(wěn)定性能提高。加入積分環(huán)節(jié)后，對(duì)比表中數(shù)據(jù)可知，積分環(huán)節(jié)可以使系統(tǒng)的上升時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間，延遲時(shí)間，峰值時(shí)間變長(zhǎng)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能變差，而超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)性能得到提高。比例、積分不變，變微分控制分析：從表中數(shù)據(jù)可知，第一，由于微分作用的存在，響應(yīng)曲線的起始階段呈現(xiàn)尖銳的波峰，之后曲線也呈衰減振蕩；第二，保持Kp、Ti不變，增大Td,系統(tǒng)的上升時(shí)間上升，微分控制不直接影響穩(wěn)態(tài)誤差，但它增加了系統(tǒng)的阻尼，因?yàn)槿菰S采用比較大的增益K值，這將有助于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的改善。PID具有PD和PI雙重作用，能夠較全面地提高系統(tǒng)的控制性能，是一種應(yīng)用比較廣泛的控制器。PID控制器除了提高系統(tǒng)型別之外，還提供了兩個(gè)負(fù)實(shí)零點(diǎn)，從而較PI控制器在提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能方面有更大的優(yōu)越性。因此，在工業(yè)控