微机控制实验报告.docx

【微机控制实验报告概述】 微机控制实验主要涉及了两个关键部分：采样与保持仿真实验和微分与平滑仿真实验。实验旨在让学生深入理解微机控制系统的基本原理，包括数/模转换器（D/A）的零阶保持器作用、采样周期对系统稳定性的影响以及微分和平滑算法在噪声处理中的应用。实验使用MATLAB R2009作为仿真工具，通过SIMULINK环境进行动态系统建模。 **采样与保持仿真实验** 1. **零阶保持器（Zero-Order Hold, ZOH）**：ZOH在数字控制系统中用于模拟输出的保持，确保在采样周期内输出信号的稳定。它在D/A转换器中起到跟踪输入信号并在转换期间保持其值的作用。 2. **采样周期**：采样周期T的选择至关重要，因为它直接影响系统稳定性。过长的采样周期可能导致系统动态性能下降，甚至不稳定；反之，较短的采样周期能提高精度，但计算负担会增加。 3. **采样保持器**：在A/D转换过程中，如果模拟量变化大，必须添加采样保持器，以保证在转换期间输入信号不变，避免误差。 4. **D/A转换器的零阶保持器作用**：D/A转换器自身具有数据锁存功能，能在接收新数据前保持前一组数据不变，因此具有零阶保持器的特性。 5. **无零阶保持器的问题**：如果没有零阶保持器，计算机控制系统的模拟量输出会在采样周期间中断，导致执行部件无法得到连续的信号，影响系统性能。 **微分与平滑仿真实验** 1. **微分**：微分运算可以敏感地响应采样噪声，但过大的微分时间常数可能影响系统稳定性。微分通常通过一阶差分近似实现。 2. **平滑算法**：平滑算法用于减少噪声影响，通过计算多个采样点的平均值来改善输出信号的平滑性。 3. **D(Z)设计**：平滑后的D(Z)利用多个采样点的微分均值来减少噪声，提高信号质量。 实验通过SIMULINK仿真结构图展示并记录了这些概念，帮助学生直观地理解微机控制系统的运作机制，并通过思考题加深对相关知识的理解和应用。 微机控制实验报告涵盖了采样理论、保持器的作用、系统稳定性、噪声处理等核心概念，通过MATLAB和SIMULINK提供了实践平台，使学生能够在理论与实践中巩固和提升对微机控制技术的掌握。