實驗一實驗題目：取樣與保持
實驗目的：
1. 加深理解對連續時間訊號取樣時，取樣週期的影響。
2. 加深理解保持器對系統穩定性的影響。
3. 掌握常用硬體的軟體驅動方法。
實驗環境：dice-at2實驗箱、萬用表
實驗內容：
1. 閱讀並理解程式1-1、1-4、2-1、2-2。
2. 觀察計算機對連續時間系統取樣後，取樣週期對輸出的波形的影響。
3. 觀察在計算機控制系統中，保持器及取樣週期對系統穩定性的影響。
實驗步驟：
一．a/d實驗
1. 按照實驗指導書圖1-1連線實驗電路；
2. 彙編、連線並裝入程式1-1；
3. 啟動程式，觀察除錯視窗顯示的資料。
二．d/a實驗
4. 按照實驗指導書圖1-5連線實驗電路；
5. 彙編、連線並裝入程式1-4；
6. 啟動程式，觀察d/a輸出的波形。
三．取樣實驗
7. 按照實驗指導書圖2.1-2連線實驗電路；
8. 彙編、連線並裝入程式2-1；
9. 啟動程式，並修改tk，觀察d/a輸出的波形。
四．保持實驗
10. 按照實驗指導書圖2.2-3連線實驗電路；
11. 彙編、連線並裝入程式2-2；
12. 啟動程式，並修改tk，觀察系統輸出端c點的波形。
實驗資料記錄：
1. 分別畫出取樣實驗中，取樣週期為20ms、80ms時d/a端的波形。
2. 根據保持器實驗結果，填寫表2.2-1。
討論：1. 夏農取樣定理在計算機控制系統中的作用。
2. 保持器對系統穩定性的影響。
實驗二實驗題目：微分與數字濾波
實驗目的：
1. 加深理解微分正反饋對計算機控制系統動態效能的影響。
2. 加深理解數字濾波在計算機控制系統中抑制雜訊的作用。
3. 學習常用計算機控制程式的程式設計方法。
實驗環境：dice-at2實驗箱、萬用表
實驗內容：
1. 閱讀並理解程式3-1、3-2、3-4、3-5。
2. 觀察在反饋通道加入微分環節系統後，微分環節對系統過渡過程的影響。
3. 觀察在a/d對含有雜訊的訊號取樣，採用一階慣性濾波及後，訊號與雜訊幅值的變化情況。
4. 觀察在a/d對含有雜訊的訊號取樣，採用四點加權平均濾波後，訊號與雜訊幅值的變化情況。
實驗步驟：
一．微分與平滑
1. 按照實驗指導書圖3.1-2連線實驗電路；
2. 彙編、連線並分別裝入程式3-1、3-2、3-4、3-5；
3. 修改程式中的判別標誌，程式實現微分功能；
4. 啟動程式，並修改tk，觀察系統輸出端c點的波形。
二．保持實驗
1. 按照實驗指導書圖3.2-3連線實驗電路；
2. 彙編、連線並分別裝入程式3-1、3-2、3-4、3-5；
3. 修改程式中的判別標誌，程式實現數字濾波功能；
4. 啟動程式，並修改tk，觀察d/a輸出端out的波形。
實驗資料記錄：
1. 分別畫出微分與平滑實驗中，不加微分正反饋與加入微分正反饋時，系統輸出端的波形。
2. 根據數字濾波實驗結果，填寫表3.2-2。
討論：1. 微分正反饋對系統動態效能的影響。
2. 數字濾波對提高系統抗干擾能力的影響。
實驗三實驗題目：直流電機閉環調速系統
實驗目的：
1. 掌握pid控制器引數整定的方法。
2. 加深理解閉環調速系統的工作原理。
3. 掌握閉環系統控制器程式的程式設計方法。
實驗環境：dice-at2實驗箱、萬用表
實驗內容：
1. 深刻理解實驗程式4-1、exp1，並掌握其程式設計的方法。
2. 觀察採用比例控制規律調節系統時，比例時間常數對系統效能的影響。
3. 採用臨界比例度法，整定pid控制器的引數，並觀察系統的動態特性。
4. 掌握直流電機閉環調速系統的工作原理。
5. 採用試湊法，整定pid控制器的引數，並觀察系統的動態特性。
6. 觀察積分分離常數ei取不同值時，系統動態效能的變化情況。
實驗步驟：
1. 按照實驗指導書圖4-2連線實驗電路；
2. 彙編、連線並分別裝入程式4-1；
3. 修改程式中的引數kp、ki、kd，使程式實現比例控制規律；
4. 按照臨界比例度法整定pid控制器的引數，觀察系統輸出端c點的波形；
5. 按照試湊法再次整定pid控制器的引數，觀察系統輸出端c點的波形；
6. 調整ei的值，重複5 ~ 7，直至系統獲得滿意的效能。
7. 按照實驗指導書圖9-1連線實驗電路；
8. 彙編、連線並分別裝入程式exp1；
9. 在記憶體中修改程式，使kp = 1，ki = 0，kd = 0;
10. 啟動程式，觀察系統輸出端c點的波形；
11. 按照試湊法整定pid引數的方法，依次整定程式中的引數kp、ki、kd；
12. 調整ei的值，重複12 ~ 13，直至系統獲得滿意的效能。
實驗資料記錄：
1. 畫出按照圖4-2連線電路時，比例係數為1時，系統的階躍響應曲線；
2. 寫出按照圖4-2連線電路時，程式使用經過除錯後，所得的最優pid引數及ei值，並畫出此時系統的階躍響應曲線。
3. 寫出按照圖9-1連線電路時，系統效能最優時的kp，ki，kd值，並畫出系統的此時的階躍響應曲線；
討論：1. pid引數及ei值對系統效能的影響。
2. 對直流電動機調速的方法，寫出整體方案。
實驗四實驗題目：綜合設計實驗：最小拍控制系統
實驗目的：
1. 加深理解最小拍控制系統的工作原理。
2. 掌握最小拍有波紋控制器的設計及程式設計實現方法。
3. 掌握最小拍無波紋控制器的設計及程式設計實現方法。
實驗環境：dice-at2實驗箱、萬用表
實驗內容：
1. 深刻理解實驗程式5-1，並掌握其程式設計的方法。
2. 掌握最小拍有波紋控制器的設計方法。
3. 掌握最小拍無波紋控制器的設計方法。
4. 觀察系統調節採用最小拍有波紋控制器時，系統的響應波形。
5. 觀察系統調節採用最小拍有波紋控制器時，系統的響應波形。
6. 觀察引數變化對最小拍控制系統效能的影響。
實驗步驟：
1. 按照實驗指導書圖5.1-2連線實驗電路；
2. 準確測量各連續系統環節的引數；
3. 設計針對階躍輸入的最小拍有波紋控制器脈衝傳遞函式d(z)；
4. 修改、彙編、連線並裝入程式5-1；
5. 啟動程式，觀察系統輸出端c點的波形；
6. 對連續系統環節的引數作少許變化（改變r的值，約1%），啟動程式，觀察系統輸出端c點的波形；
7. 設計針對斜坡輸入的最小拍無波紋控制器脈衝傳遞函式d(z)；
8. 將設計的最小拍無波紋控制器的引數存入相應的儲存單元；
9. 啟動程式，觀察系統輸出端c點的波形；
10. 對連續系統環節的引數作少許變化（改變r的值，約1%），啟動程式，觀察系統輸出端c點的波形。
實驗資料記錄：
1. 寫出控制物件的傳遞函式g(s)的表示式，及加零階保持器後離散化的控制物件的脈衝傳遞函式g(z)。
2. 寫出階躍輸入時，設計的最小拍有波紋控制的d(z)的表示式，並畫出系統輸出端的波形。
討論：1. 最小拍有波紋控制系統的侷限性。
2. 最小拍無波紋控制系統的侷限性。
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