计算机控制系统的采样与保持实验,实验一采样与保持

采样与保持技术是模拟信号转换为数字信号的重要技术，它可以将模拟信号的连续时间域信号转换为离散时间域信号，用于数字信号处理。采样过程需要一个采样保持电路，它可以将模拟信号在采样时刻瞬间冻结，保持不变，从而得到一个恒定幅值的采样信号。

在采样与保持实验中，我们需要使用示波器进行观测。具体操作步骤如下：

1. 连接采样保持电路：将模拟信号输入采样保持电路的输入端，把采样时间控制信号接入采样保持电路的时序输入端。

2. 调节示波器：将示波器的触发模式设置为单次触发，调整水平和垂直的位置和幅度，使波形显示合适。

3. 采样：在示波器的触发条件满足的情况下，按下示波器的单次触发按钮。此时，示波器会发送一个触发信号给采样保持电路，采样保持电路会在一定时间内对模拟信号进行采样和保持。

4. 观察波形：示波器会显示出采样结果，我们可以观察采样信号的幅值和波形形状，进行分析和处理。

需要注意的是，在实际操作中，采样频率和采样时间的选择非常重要，过高或过低的采样频率都会导致失真和误差。同时，采样保持电路的设计和性能也决定了采样质量的高低。因此，在进行实验前，我们需要对采样保持电路和示波器有一定的了解和掌握。

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计算机控制系统第三版刘建昌pdf

计算机控制系统第三版是由刘建昌编写的一本关于计算机控制系统的教材。这本教材主要介绍了计算机控制系统的基本原理、设计方法和应用技术等内容。

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单位反馈采样控制系统中，控制对象 0 (s) = s(s 1 +1) G ，采样周期 T=1s，采用零阶保持器， 输入为单位阶跃信号，请设计最少拍系统数字控制器，并选择合适仿真步长，选用相应的仿 真算法，编制计算机仿真程序，进行仿真实验、得出仿真结果

根据所给的控制对象和采样周期，可以得到其离散化的传递函数为：

$$G(z)=\frac{0.000025(z+0.9987)(z-1)}{(z-1)^2}$$

其中，0.000025是采样周期T=1s时的比例系数。

根据最少拍原则，选择最少拍数字控制器为单点算法，即：

$$u(k)=u(k-1)+K_pe(k)-K_pd(k-1)$$

其中，$u(k)$为控制器输出，$e(k)$为当前采样时刻的误差，$d(k)$为上一时刻的误差，$K_p$和$K_d$为比例系数和微分系数。

为了实现控制器的数值计算，需要选取一个适当的仿真步长，在本例中我们选择步长为0.001s，并采用前向欧拉法进行数值积分。

根据经验公式可以选择比例系数和微分系数，如下所示：

$$K_p = 0.6K_c, \quad K_d = 0.1K_cT$$

其中，$K_c$为临界增益，可以通过调整$K_p$的值使得控制系统达到临界稳定状态，然后再根据经验公式计算出$K_d$的值。

最终，我们得到数字控制器的离散化传递函数为：

$$C(z)=K_p+K_d\frac{z-1}{z}$$

将其与控制对象的离散传递函数相乘，得到闭环传递函数：

$$H(z)=\frac{C(z)G(z)}{1+C(z)G(z)}$$

利用MATLAB等仿真软件进行仿真实验，并得到仿真结果。具体的仿真程序和结果可以根据实际情况进行编写和分析。