《计算机控制技术》实验教学大纲

课程名称： 课程编号： 适用专业：

计算机控制技术 408421 计算机科学与技术 ２ ３２ １２

420417 网络工程

436419 软件工程

总 学 分： 总 学 时： 其中实验学时

２ ３２ １２

２ ３２ １２

一、实验课程性质、目的与任务

《计算机控制技术》课程是计算机各本科专业的一门专业选修课程，《计算机控制技术》课程实验是该课程的课内实验，是学习《计算机控制技术》课程的学生必须完成的学习内容。通过实验环节来巩固和加深学生对计算机控制基础知识的理解，使学生掌握计算机控制系统的分析、设计和工程实现方法。

通过本实验课程，应达到以下几个教学目的

1. 对计算机控制系统的分析、设计和工程实现方法有清晰的了解； 2. 掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图； 3. 掌握采样与保持的基本原理；

4. 掌握数模转换接口电路及其控制程序的设计原理与方法； 5. 掌握PID控制的工作原理和实现方法。 6. 了解控制系统的软硬件设计方法。 二、实验教学基本要求

计算机控制技术实验是学习和研究计算机控制理论的重要实践环节，其目的在于通过不

同类型的实验使学生掌握计算机控制系统的基本原理，并掌握简单计算机控制系统的硬件和软件设计方法。

三、实验项目与类型：

四、实验教学内容

实验一：典型环节的模拟研究

1、实验目的

掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图

2、方法原理

分别按积分、微分、比例及比例积分、比例积分微分模块连线。 3、主要实验仪器及材料

微机、DVCC计算机控制实验箱、示波器

4、实验内容

（1）按实验要求进行连线

（2）用示波器观察和分析各典型环节的响应曲线 实验二：采样与保持

1、实验目的

理解和掌握采样与保持的基本原理。 2、方法原理

按采样保持模块连线 3、主要实验仪器及材料

微机、DVCC计算机控制实验箱、示波器

4、实验内容

（1）按实验要求进行连线

（2）观察和分析不同采样周期对系统的影响 实验三：数字PID控制

1、实验目的

掌握PID控制的工作原理和实现方法。 2、方法原理

按PID控制原理连线 3、主要实验仪器及材料

微机、DVCC计算机控制实验箱、示波器

4、实验内容

（1）按实验要求进行连线

（2）分别观察和分析在P、PI、PD和PID作用下系统的响应 实验四：模数转换

1、实验目的

掌握模数转换的基本原理和编程方法。 2、方法原理

用C语言或汇编语言编写相应控制程序。 3、主要实验仪器及材料

微机、MFID多功能接口实验箱、万用表 4、实验内容

输入大小不同的模似信号，启动A/D转换，观察输出的数字量，并对比实际值与理论值，分析误差产生的原因。 实验五：数模转换

1、实验目的

掌握数模转换的原理与方法。

2、方法原理

用C语言或汇编语言编写相应控制程序。 3、主要实验仪器及材料

微机、MFID多功能接口实验箱、示波器 4、实验内容

编写一个输出三角波或锯齿波的程序，启动D/A转换，在示波器上观察输出波形。

实验六：RS-485标准半双工中断方式异步串行通信

1、实验目的

学习RS-485标准的串行接口电路组成原理以及中断方式串行通信程序设计方法。

2、方法原理

按实验要求连接电路，用C语言或汇编语言编写相应控制程序。 3、主要实验仪器及材料

微机、MFID多功能接口实验箱

4、实验内容

编写RS-485串行通信程序，将二台电脑通过RS-485串行口联接，运行程序，观察实验结果。

实验七：直流电机闭环调速

1、实验目的

巩固闭环控制系统的基本概念，了解闭环控制系统中反馈量的引入方法，掌握PID算法数字化的方法和编程。

2、方法原理

用C语言编写相应算法程序。 3、主要实验仪器及材料

微机、DVCC计算机控制实验箱、示波器

4、实验内容

编写PID算法程序，连线PID闭环控制系统，观察直流电机转速的PID控制过程。

实验八：步进电机调速实验

1、实验目的

掌握步进电动机控制系统的硬件设计方法，掌握步进电动机速度调节、方向控制技术。

2、方法原理

用C语言或汇编语言编写相应控制程序。 3、主要实验仪器及材料

计算机、MFID多功能接口实验箱 4、实验内容

编写程序，连接并行接口和步进电机，分别实现步进电机的正转、反转和速度控制。

实验九：温度闭环控制实验

1、实验目的

了解温度采集方法，掌握PID算法数字化的方法和编程。

2、方法原理

用C语言或汇编语言编写相应算法程序。 3、主要实验仪器及材料

微机、DVCC计算机控制实验箱

4、实验内容

按照PID算法数字法方法编制程序，通过温度传感器采集温度信号，使温度保持在一个合适的大小。 五、考核方法

1．教师对学生实验过程完成情况进行详细登记，记入实验成绩中。 2．学生完成实验后按要求撰写实验报告，根据实验报告确定每次实验的等级。

3．实验成绩按20%比例计入课程期评总成绩中。 六、实验指导书及主要参考书目

1、实验指导书

[1] 周明德.《微机原理与接口技术(第二版)》.北京：人民邮电出版社，2007. [2] 刘乐善.《微型计算机接口技术及应用》.武汉：华中科技大学出版社，2000.

[3] 肖洪兵.《微机原理与接口技术》. 北京：北京大学出版社，2010. [4] MFID实验平台说明书

[5] 微机原理与汇编语言实验指导书