微机控制原理及技术实验指导书.docxVIP

微机控制原理与技术 实验指导书 电子信息工程系 目 录 实验一 控制系统分析 实验二 步进电机实验 实验三 直流电机调速实验 实验四 PID算法设计 实验一 控制系统分析 一、实验目的 1．培养学生初步的MATLAB编程能力； 2．培养学生初步的利用MATLAB对连续控制系统进行时域、频域分析的能力。 二、实验设备及材料 1．计算机一台； 2．MATLAB平台； 三、实验原理及方法 1．对如下离散控制系统进行单位阶跃响应、单位脉冲响应的仿真： 2．用到的控制系统工具箱函数有：step( )、impulse( )、bode()、nyquist()。可查看帮助文件了解它们的功能及用法。 3．可参考如下MATLAB语言仿真样例程序进行编程： num=[25]; den=[1 3 25]; %画单位阶跃响应曲线 [y,x]=step(num,den) subplot(2,2,1) plot(y) grid xlabel(Time/s); ylabel(Amplitude); title(step response) %画单位脉冲响应曲线 [y,x]=impulse(num,den); subplot(2,2,2) plot(y) grid xlabel(Time/s); ylabel(Amplitude); title(impulse response) %画系统bode图 subplot(2,2,3) bode(num,den); title(Bode Plot) grid %画系统的nyquist图 subplot(2,2,4) nyquist(num,den) title(Nyquist Plot) grid 4．参考仿真结果曲线如下： 四、实验内容 1、时域分析 （1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量，并绘制系统的单位脉冲响应。 （2）典型二阶系统传递函数为： 当ζ=0.7,ωn 取 2、4、6、8、10、12 的单位阶跃响应。 （3）典型二阶系统传递函数为： 当ωn =6,ζ取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0 的单位阶跃响应。 2、频域分析 （1）典型二阶系统传递函数为： 当ζ=0.7,ωn 取 2、4、6、8、10、12 的伯德图 （2）典型二阶系统传递函数为： 当ωn =6,ζ取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0 的伯德图。 3、系统稳定性分析 （1）代数法稳定性判据：（用求分母多项式的根的方法） 已知系统的开环传递函数为： 试对系统闭环判别其稳定性。 （2）Bode 图法判断系统稳定性： 已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为： 用 Bode 图法判断系统闭环的稳定性。 五、实验步骤 1．开机，进入MATLAB记事本窗口； 2．新建“**．M”文件，输入程序，保存“**．M”文件； 3．进入命令窗口，运行“**．M”文件； 4．观察并绘制仿真结果曲线； 5．调整模型参数，观察、分析时间响应曲线的变化。 六、实验要求 利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。如果有图，则将图画在实验报告上。 实验二 步进电机实验 一．实验目的 通过实验学习使用5509DSP的扩展I/O端口控制外围设备信息的方法，掌握使用 5509DSP通用计时器的控制原理及中断服务程序的编程方法；了解步进电机的控制方法。 二．实验设备 计算机，ICETEK-VC5509-EDU 实验箱。 三．实验原理 1．EMIF 接口： TMS320C5509DSP 的扩展存储器接口(EMIF)用来与大多数外围设备进行连接，典型应用如连接片外扩展存储器等。这一接口提供地址连线、数据连线和一组控制线。ICETEK-VC5509-A将这些扩展线引到了板上的扩展插座上供扩展使用。 2．步进电机是由DSP通用I/O管脚输出直接控制。步进电机的起动频率大于500PPS(拍每秒)，空载运行频率大于900PPS。5509A的通用I/O口S22控制电机的转动频率，S14控制转动方向。 3．控制的方法是使用DSP通用定时器设置S22以一定的频率改变高低状态，输出方波，设置S14