计算机控制技术实验：离散化方法与模拟控制器研究

"THBDC-1《计算机控制技术》实验指导书提供了关于离散化方法的研究，旨在帮助学生理解和掌握数字控制器设计以及模拟控制器的离散化过程。实验涉及数模混合仿真，通过对比不同离散化方法对闭环系统性能的影响，深入理解计算机控制系统的工作原理。" 本实验的核心知识点包括： 1. 数字控制器设计：实验要求学生掌握数字控制器的设计方法，这是计算机控制系统中的关键环节。数字控制器能够处理离散时间信号，以实现对系统的精确控制。 2. 模拟控制器离散化：模拟控制器通常用于连续时间系统的控制，但在计算机控制系统中，需要将其转换为数字控制器。这个过程称为离散化，通常采用零阶保持器（ZOH）或第一阶保持器（FOH）等方法。 3. 采样周期影响：实验中探讨了采样周期变化对系统性能的影响。采样周期决定了系统对快速变化信号的响应能力，过短的采样周期可能导致计算负担过重，而过长的采样周期可能引入稳态误差或导致系统不稳定。 4. 数模混合仿真：实验使用THBCC-1型实验平台和THBXD数据采集卡，结合PC机上的软件，实现数模混合仿真，使学生能够在实际环境中比较不同离散化方法的效果。 5. 系统性能比较：实验要求对离散化前后的闭环系统性能进行比较，这涉及到系统性能指标如上升时间、超调量、调节时间等的分析。通过对这些指标的量化比较，可以评估离散化对系统动态性能的影响。 6. 二阶系统离散化实例：实验用二阶系统作为示例，展示了如何设计模拟控制器D(S)，并通过离散化得到数字控制器。具体地，选择了二阶对象的原理框图和模拟电路图，确定了系统的性能指标，然后设计了控制器D(S)，并进行了参数计算。 7. 离散化方法的选择：实验还涵盖了不同的离散化方法，如脉冲传递函数法、Tustin法等。每种方法都有其适用范围和特点，选择合适的离散化方法对保证系统性能至关重要。 通过这个实验，学生不仅能够掌握计算机控制系统的理论知识，还能在实践中提升分析和解决问题的能力，为未来在自动化、控制工程等领域的工作打下坚实基础。