计算机控制技术实验报告(完整版).doc

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1、前言本指导书是配合自动化专业本科生专业课《计算机控制技术》的课堂教学而编写的实验教材，通过实验的验证能够使学生了解和掌握计算机控制的硬件技术和软件编程方法。本书共设计了七大类实验，第一类中包含过程通道和数据采集处理方面的几个内容；第二类为数字PWM发生器和直流电机调速控制的开环实验；第三类包含几种数字PID闭环控制实验；第四类中有两种数字调节器直接设计方法的实验；第五类是一个温度控制系统；第六类是随动系统实验；第七类是过程控制系统的研究；实验五至实验七的内容是带有被控对象的控制系统。七个实验的全部学时大于计划学时，教师和学生对所做的实验内容可以选择以满足实验计划学时为准。通过实验学生

2、巩固了课堂教学的内容，也为今后实际工作打下了一定技术基础。本指导书由王尚君、毛一心老师共同编写，穆志纯教授进行了严格的审阅工作。由于计算机性能的快速提高，计算机控制的技术手段也在不断出新，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。编者2007年10月目录前言1目录2实验一过程通道和数据采集处理4一、输入与输出通道41.AD转换实验`52.DA转换实验`7二、信号的采样与保持`91.零阶保持实验`92.直线插值实验*`113.二次曲线插值实验*`11三、数字滤波151.一阶惯性实验162.四点加权实验*16实验二开环系统的数字程序控制19数字PWM发生器和直流电机调速控制19一、实验目的

3、19二、实验内容`19三、实验所用仪表及设备19四、实验原理及步骤20五、思考题21六、实验报告内容及要求21实验三数字PID闭环控制22数字PID控制算法22积分分离法PID控制23带死区的PID控制*27简易工程法整定PID参数30扩充临界比例度法30扩充响应曲线法32实验四数字调节器直接设计方法36最小拍控制系统36一、实验目的36二、实验所用仪表及设备`36三、实验原理及内容36有纹波最小拍控制系统37无纹波最小拍控制系统38四、实验步骤40五、思考题41六、实验报告内容及要求41实验一过程通道和数据采集处理为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按

4、要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连接通道，该通道称为过程通道。它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号变换成数字信号送入计算机，主要有多路转化器、采样保持器和A/D转换器等组成。模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压或电流信号，主要有D/A转换器和输出保持器组成。数字量输入通道：控制系统中，以电平高低和开关通断等两位状态表示的信号称为数字量，这些数据可以作为设备的状态送往计

5、算机。数字量输出通道：有的执行机构需要开关量控制信号(如步进电机)，计算机可以通过I/O接口电路或者继电器的断开和闭合来控制。输入与输出通道本实验教程主要介绍以A/D和D/A为主的模拟量输入输出通道，A/D和D/A的芯片非常多，这里主要介绍人们最常用的ADC0809和TLC7528。一、实验目的1．学习A/D转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用2．学习D/A转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528芯片的使用二、实验内容1．编写实验程序，将－5V~+5V的电压作为ADC0809的模拟量输入，将转换所得的8位数字量保存于变量中。2．编写实验程序，实现D/A转换产生周期性

6、三角波，并用示波器观察波形。三、实验设备PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块四、实验原理与步骤1．A/D转换实验ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和A/D转换器两部分，其主要特点为：单电源供电、工作时钟CLOCK最高可达到1200KHz、8位分辨率，8个单端模拟输入端，TTL电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。TD-ACC+教学系统中的ADC0809芯片，其输出八位数据线以及CLOCK线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK(1MHz)上。其它控制线根据实验要求可另外连接(A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。根据实验内容的

7、第一项要求，可以设计出如图1.1-1所示的实验线路图。单次阶跃模数转换单元控制计算机图1.1-1上图中，AD0809的启动信号“STR”是由控制计算机定时输出方波来实现的。“OUT1”表示386EX内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常。图中ADC0809芯片输入选通地址码A、B、C为“1”状态，选通输入通道IN7；通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D转换器输入－5V~+5V的模拟电压；系统定时器定时1ms输出方波信号启动A/D转换器，并