(完整word版)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告_組

1、科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803實(shí)驗(yàn)一A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與使用方法；2通過實(shí)驗(yàn)了解模擬量通道中模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 THBCC-1 型 信號(hào)與系統(tǒng)?控制理論及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2 THBXD數(shù)據(jù)采集卡一塊(含 37 芯通信線、 16 芯排線和USB 電纜線各1 根)3 PC 機(jī) 1 臺(tái)(含軟件“ THBCC-1 ” )三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1輸入一定值的電壓，測取模數(shù)轉(zhuǎn)換的特性，并分析之；2在上位機(jī)輸入一十進(jìn)制代碼，完成通道的數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。四、實(shí)驗(yàn)原理1數(shù)據(jù)采集卡本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用了

2、THBXD數(shù)據(jù)采集卡。它是一種基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡，卡上裝有14Bit分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器和12Bit分辨率的D/A轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換器的輸入量程均為±10V 、輸出量程均為±5V 。該采集卡為用戶提供4 路模擬量輸入通道和2 路模擬量輸出通道。其主要特點(diǎn)有：1) 支持USB1.1協(xié)議，真正實(shí)現(xiàn)即插即用2) 400KHz14 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，通過率為350K ， 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，建立時(shí)間10 s3) 4 通道模擬量輸入和 2 通道模擬量輸出4) 8k 深度的 FIFO 保證數(shù)據(jù)的完整性5) 8 路開關(guān)量輸入， 8 路開關(guān)量輸出2. AD/DA 轉(zhuǎn)換原理數(shù)據(jù)采

3、集卡采用“ THBXD ” USB 卡，該卡在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)時(shí)，輸入電壓與二進(jìn)制的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：-10 10V 對(duì)應(yīng)為 0 16383(A/D 轉(zhuǎn)換為 14 位 )。其中0V 為 8192。其主要數(shù)據(jù)格式如下表所示(采用雙極性模擬輸入 )：輸入AD 原始碼 ( 二進(jìn)AD 原始碼 ( 十六進(jìn)求補(bǔ)后的碼 (十進(jìn)制 )制 )制 )正滿度01 1111 1111 11111FFF16383正滿度 1LSB01 1111 1111 11101FFE16382中間值（零點(diǎn)）00 0000 0000 000000008192負(fù)滿度 +1LSB10 0000 0000 000120011負(fù)滿度10 000

4、0 0000 000020000而 DA 轉(zhuǎn)換時(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系為： -5 5V 對(duì)應(yīng)為 0 4095(D/A 轉(zhuǎn)換為 12 位) ，其數(shù)據(jù)格式 (雙極性電壓輸出時(shí) )為：輸入D/A 數(shù)據(jù)編碼正滿度1111 1111 1111正滿度 1LSB1111 1111 1110中間值（零點(diǎn)）1000 0000 0000負(fù)滿度 +1LSB0000 0000 0001負(fù)滿度0000 0000 0000科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的“電源總開關(guān)” ，打開± 5、± 15V 電源。將 “階躍信號(hào)發(fā)生器” 單

5、元輸出端連接到 “數(shù)據(jù)采集接口單元“的“ AD1 ”通道 ,同時(shí)將采集接口單元的“ DA1 ”輸出端連接到接口單元的“ AD2 ”輸入端；2、將“階躍信號(hào)發(fā)生器”的輸入電壓調(diào)節(jié)為1V ；3. 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)“ THBCC-1 ”軟件，在打開的軟件界面上點(diǎn)擊“開始采集”按鈕；4. 點(diǎn)擊軟件“系統(tǒng)”菜單下的“ AD/DA 實(shí)驗(yàn)”，在 AD/DA 實(shí)驗(yàn)界面上點(diǎn)擊“開始”按鈕，觀測采集卡上 AD 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果，在輸入電壓為1V( 可以使用面板上的直流數(shù)字電壓表進(jìn)行測量)時(shí)應(yīng)為00001100011101(共 14 位，其中后幾位將處于實(shí)時(shí)刷新狀態(tài))。調(diào)節(jié)階躍信號(hào)的大小，然后繼續(xù)觀察AD

6、 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果，并與理論值(詳見實(shí)驗(yàn)原理 )進(jìn)行比較；5. 根據(jù) DA 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換規(guī)律(詳見本實(shí)驗(yàn)附錄) ，在 DA 部分的編輯框中輸入一個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)（如 2457，其范圍為0 4095），然后虛擬示波器上觀測DA 轉(zhuǎn)換值的大?。? 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉腳本編輯器窗口，退出實(shí)驗(yàn)軟件。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果AD二進(jìn)制十進(jìn)制DA十進(jìn)制二進(jìn)制0000101111010089482457100110011001000011000011018973341911010101101100001011110011894721841000100010000000101011101088904032

7、1111110000000000101110011089343958111101110110（ 1） 00001011110100科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 2012239108032、 D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)果、(2) 3958科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803實(shí)驗(yàn)二數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器算法的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)并熟悉常規(guī)的數(shù)字PID 控制算法的原理；2學(xué)習(xí)并熟悉積分分離PID 控制算法的原理；3掌握具有數(shù)字PID 調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 THBCC-1 型 信號(hào)與系統(tǒng)?控制理

8、論及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2 THBXD數(shù)據(jù)采集卡一塊(含 37 芯通信線、 16 芯排線和USB 電纜線各1 根)3 PC 機(jī) 1 臺(tái)(含軟件“ THBCC-1 ” )三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1利用本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)并構(gòu)成一個(gè)用于混合仿真實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)閉環(huán)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)；2采用常規(guī)的PI 和 PID 調(diào)節(jié)器，構(gòu)成計(jì)算機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)，并對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行整定，使之具有滿意的動(dòng)態(tài)性能；3對(duì)系統(tǒng)采用積分分離PID 控制，并整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)原理在工業(yè)過程控制中，應(yīng)用最廣泛的控制器是PID 控制器，它是按偏差的比例（ P）、積分（ I）、微分（D ）組合而成的控制規(guī)律。而數(shù)字PID 控制器則是由模擬PID 控制規(guī)

9、律直接變換所得。在 PID 控制規(guī)律中，引入積分的目的是為了消除靜差，提高控制精度，但系統(tǒng)中引入了積分，往往使之產(chǎn)生過大的超調(diào)量，這對(duì)某些生產(chǎn)過程是不允許的。因此在工業(yè)生產(chǎn)中常用改進(jìn)的PID 算法，如積分分離 PID 算法，其思想是當(dāng)被控量與設(shè)定值偏差較大時(shí)取消積分控制；當(dāng)控制量接近給定值時(shí)才將積分作用投入，以消除靜差，提高控制精度。這樣，既保持了積分的作用，又減小了超調(diào)量。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)接線1.1 按圖 4-1 和圖 4-2 連接一個(gè)二階被控對(duì)象閉環(huán)控制系統(tǒng)的電路；圖 4-1數(shù) -模混合控制系統(tǒng)的方框圖圖 4-2被控二階對(duì)象的模擬電路圖被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為：G(S)105(s1)( s

10、2)( s1)(0.5s1)1.2該電路的輸出與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端AD1 相連，電路的輸入與數(shù)據(jù)采集卡的輸出端DA1 相連；1.3待檢查電路接線無誤后， 打開實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源總開關(guān)， 并將鎖零單元的鎖零按鈕處于“解鎖” 狀態(tài)。科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 2012239108032、腳本程序運(yùn)行2.1啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)“THBCC-1 ”，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)軟件；2.2順序點(diǎn)擊虛擬示波器界面上的“”按鈕和工具欄上的“” 按鈕 (腳本編程器 )；2.3在腳本編輯器窗口的文件菜單下點(diǎn)擊“打開”按鈕，并在“計(jì)算機(jī)控制算法計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)算法 數(shù)字 PID 調(diào)器算法”文件

11、夾下選中“位置式PID ”腳本程序并打開，閱讀、理解該程序，然后點(diǎn)擊腳本編輯器窗口的調(diào)試菜單下“步長設(shè)置”，將腳本算法的運(yùn)行步長設(shè)為100ms；2.4點(diǎn)擊腳本編輯器窗口的調(diào)試菜單下“啟動(dòng)”；用虛擬示波器觀察圖4-2輸出端的響應(yīng)曲線；2.5點(diǎn)擊腳本編輯器的調(diào)試菜單下“停止”，利用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 （參考本實(shí)驗(yàn)附錄 4）整定 PID 控制器的 P、 I、 D 及系統(tǒng)采樣時(shí)間 Ts 等參數(shù)，然后再運(yùn)行。在整定過程中注意觀察參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響；2.6 參考步驟 2.4、2.4 和 2.5，用同樣的方法分別運(yùn)行增量式 PID 和積分分離 PID 腳本程序， 并整定 PID 控制器的 P、 I、

12、D 及系統(tǒng)采樣時(shí)間 Ts 等參數(shù)，然后觀察參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。另外在積分分離 PID 程序運(yùn)行過程中，注意不同的分離閾值tem 對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響；2.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉腳本編輯器窗口，退出實(shí)驗(yàn)軟件。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(a)位置式 PID 控制響應(yīng)曲線科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803(b) 增量式 PID 控制響應(yīng)曲線(c)積分分離PID 控制響應(yīng)曲線科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803積分分離PID 控制算法與常規(guī)PID 控制算法相對(duì)比，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：積分分離PID 控制算法

13、的控制效果要比常規(guī)PID控制算法控制效果控制效果要好。七、位置式PID控制算法的腳本程序dim pv,sv,ei,K,Ti,Td,q0,q1,q2,mx,pvx,op sub Initialize(arg)變量定義初始化函數(shù)WriteData 0 ,1mx=0pvx=0end subsub TakeOneStep (arg)pv = ReadData(1)sv=2K=0.8Ti=5Td=0Ts=0.1ei=sv-pvq0=K*eiif Ti=0thenmx=0q1=0elsemx=K*Ts*ei/Tiend ifq2=K*Td*(pvx-pv)/Tsq1=q1+mxif q1>4.9 t

14、henq1=4.9end ifif q1<-4.9 thenq1=-4.9end ifpvx=pvop=q0+q1+q2if op<=-4.9 thenop=-4.9end ifif op>=4.9 thenop=4.9end ifWriteData op ,1算法運(yùn)行函數(shù)采集卡 AD1 通道的測量值給定值比例系數(shù)P積分時(shí)間常數(shù)I微分時(shí)間常數(shù)D采集周期控制偏差比例項(xiàng)當(dāng)前積分項(xiàng)'微分項(xiàng)積分限幅，以防積分飽和 pvx為測量值的前項(xiàng)PID 控制器的輸出輸出值限幅輸出值給 DA1 通道科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803end

15、 subsub Finalize (arg)退出函數(shù)WriteData 0 ,1end sub科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803實(shí)驗(yàn)三最少拍控制算法研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)并熟悉最少拍控制器的設(shè)計(jì)和算法；2研究最少拍控制系統(tǒng)輸出采樣點(diǎn)間紋波的形成；3熟悉最少拍無紋波控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 THBCC-1 型 信號(hào)與系統(tǒng)?控制理論及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2 THBXD數(shù)據(jù)采集卡一塊(含 37 芯通信線、 16 芯排線和USB 電纜線各1 根)3 PC 機(jī) 1 臺(tái)(含軟件“ THBCC-1 ” )三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有

16、一個(gè)積分環(huán)節(jié)的二階系統(tǒng)的最少拍控制。2設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有一個(gè)積分環(huán)節(jié)的二階系統(tǒng)的最少拍無紋波控制，并通過混合仿真實(shí)驗(yàn)，觀察該閉環(huán)控制系統(tǒng)輸出采樣點(diǎn)間紋波的消除。四、實(shí)驗(yàn)原理在離散控制系統(tǒng)中，通常把一個(gè)采樣周期稱作一拍。最少拍系統(tǒng)，也稱為最小調(diào)整時(shí)間系統(tǒng)或最快響應(yīng)系統(tǒng)。它是指系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于典型的輸入具有最快的響應(yīng)速度，被控量能經(jīng)過最少采樣周期達(dá)到設(shè)定值，且穩(wěn)態(tài)誤差為定值。顯然，這樣對(duì)系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)(z) 提出了較為苛刻的要求，即其極點(diǎn)應(yīng)位于Z平面的坐標(biāo)原點(diǎn)處。1最少拍控制算法計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖為：圖 7-1 最少拍計(jì)算機(jī)控制原理方框圖根據(jù)上述方框圖可知，有限拍系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：C(

17、z)D (z)HG( z)(z)(1)R( z)1D (z)HG(z)E1 (z)1(2)e (z)1 (z)R(z)1 D( z) HG(z)由 (1) 、 (2)解得：D( z)( z)e (z)HG( z)隨動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間也就是系統(tǒng)誤差e1(kt ) 達(dá)到零或?yàn)橐缓阒邓璧臅r(shí)間，由Z 變換定義可知：E1(Z )e1(kT )Z ke1 (0) e1 (T ) Z 1 e1(2T ) Z 2e1 (kT )Z kk 0科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803有限拍系統(tǒng)就是要求系統(tǒng)在典型的輸入信號(hào)作用下，當(dāng)KN 時(shí)， e1 (kT ) 恒為零或

18、恒為一常量。N 為盡可能小的正整數(shù)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，對(duì)不同的輸入信號(hào)，必須選擇不同的e ( z) 傳遞函數(shù)，由理論分析得：R( z)1e ( z)1z11 z1R( z)Tz 1e ( z)(1 z1)2(1z 1 ) 2R( z)T 2 z 1 (1 z 1 )e ( z) (1 z 1 )32(1z 1 ) 32等速輸入下最小拍控制器的設(shè)計(jì)對(duì)于一二階受控對(duì)象加零階保持器后對(duì)象的傳遞函數(shù)為：1 e TSKHG (S)S(T1S 1)S選擇采樣周期T ，將上述傳遞函數(shù)離散后得HG( Z) K(T T1T1e T / T1 )Z 1(T1T1e T / T1Te T / T1 ) Z 2(3)

19、(1Z1 )(1 eT/T1Z 1)因?yàn)檩斎胧菃挝恍逼滦盘?hào)，所以選擇：e ( z) (1z 1 ) 2( z) 1e ( z) 2z 1z 2U (z)( z)(2Z1 )(1e T / T1 Z 1 )D( z)e (z)HG (z)KA (1Z 1)(1BZ 1)E( z)1 2 (1 2e T / T1 ) Z 1e T / T1 Z2(4)KA1( B1)Z 1BZ 2其中 A T T1e T / T1T1， B(T1T1e T / T1Te T / T1 ) / A由此可得等速輸入下最少拍算法的控制量為u(k)=(1-B)u(k-1)+Bu(k-2)+2e(k )12e T / T1

20、e( k1)e T / T1e(k 2)(5)KAKAKA按等速輸入下最少拍無差系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制器，在等速輸入可使閉環(huán)系統(tǒng)的輸出在第二拍（即兩個(gè)采樣周期）跟上，此后在采樣點(diǎn)上達(dá)到無差。但對(duì)于其它典型輸入的適應(yīng)性較差。4等速輸入下最小拍無紋波控制器的設(shè)計(jì)按最少拍無差系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最多只能達(dá)到采樣點(diǎn)上無偏差，而不能保證相鄰兩采樣點(diǎn)間無紋波。最少拍無紋波設(shè)計(jì)，不僅要做到采樣點(diǎn)上無偏差，而且要做到采樣點(diǎn)間無紋波。根據(jù)式 (3) 以及等速輸入下最少拍無紋波的條件，可以求得：(z)(1Bz 1 )( a1a2 z 1 )z 1科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803

21、1(z)(1z 1 ) 2 (1 bz 1 )兩式聯(lián)立求解得3B2， a2(2B1)， bB (B1)a12 B 1B 22 B 1B 22 B 1B 2所以有D( z)U ( z)(z)(1e T / T1 Z1 )(a1a2 z 1 )E( z)e ( z) HG (z)KA(1Z 1)(1bZ 1 )1 a1( a2a1e T / T1 )Z 1a2e T / T1 Z 2KA1(b1)Z 1bZ 2由此可得等速輸入下最少拍無紋波的算法：a1a2a1eT /T1a2 eT /T1u (k)(1 b )u(k1)bu(k2)e( k)e(k 1)e(k 2)KAKAKA五、實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)

22、接線1.1 根據(jù)圖 7-1 連接一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)組成的二階被控對(duì)象的模擬電路；圖 7-1二階被控對(duì)象的模擬電路圖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為：G(S)K0.5S(T1S1)S(S1)其中： R1=200K ， R2=100K ， R3=100K ， C1=10uF ，C2=10uF計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖為：圖 7-2 最少拍計(jì)算機(jī)控制原理方框圖1.2 用導(dǎo)線將該電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端“AD1 ”相連，電路的輸入端與數(shù)據(jù)采集卡的輸出端“ DA1 ”相連，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端“DA2 ”與輸入端“ AD2 ”相連；1.3 待檢查電路接線無誤后，打開實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源總開關(guān)，并將鎖零單

23、元的鎖零按鈕處于“解鎖” 狀態(tài)。2、腳本程序運(yùn)行2.1 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)“THBCC-1 ”，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)軟件；2.2 點(diǎn)擊虛擬示波器界面上的“”按鈕對(duì)二階被控對(duì)象的電路進(jìn)行測試，分別測取慣性環(huán)節(jié)的放大系數(shù)、時(shí)間常數(shù)以及積分環(huán)節(jié)的積分時(shí)間常數(shù)；2.3 打開工具欄上的“” 按鈕 (腳本編程器 )；在腳本編輯器窗口的文件菜單下點(diǎn)擊“打開”按鈕，并在“計(jì)算機(jī)控制算法計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)算法”文件夾下選中“最少拍算法(有紋波 )”腳本程序并打開，閱讀、理解該程序，然后點(diǎn)擊腳本編輯器窗口的調(diào)試菜單下“步長設(shè)置”，將腳本算法的運(yùn)行步長設(shè)為 200ms；2.4 點(diǎn)擊腳本編輯器窗口的調(diào)試菜單下“啟動(dòng)”；用

24、虛擬示波器觀察圖7-1 輸出端與采集卡的輸出端“ DA2 ”科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803的實(shí)驗(yàn)波形；2.5 點(diǎn)擊腳本編輯器的調(diào)試菜單下“停止”，同時(shí)在窗口上點(diǎn)擊“打開” 按鈕， 在“計(jì)算機(jī)控制算法計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)算法”文件夾下選中“最少拍算法(無紋波 )”腳本程序并打開，閱讀、理解該程序，然后在“腳本編輯器”窗口上點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，用示波器觀察圖7-1輸出端與采集卡的輸出端“DA2 ”的實(shí)驗(yàn)波形；2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉腳本編輯器窗口，退出實(shí)驗(yàn)軟件。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1二階被控對(duì)象的電路圖。見圖7-1二階被控對(duì)象的模擬電路圖2根據(jù)最少拍有紋

25、波控制的算法編寫腳本程序。dim sv,pv,op,opx,opxx,ei,eix,eixx,Ts,A,B,k,Ti,x sub Initialize(arg)變量定義初始化函數(shù)WriteData 0 ,1WriteData 0 ,2opx=0opxx=0eix=0eixx=0end subsub TakeOneStep (arg)算法運(yùn)行函數(shù)pv = ReadData(1)采集卡 AD1 、2 通道的測量值sv=sv+0.03斜坡信號(hào)的產(chǎn)生Ts=0.2采集周期if sv>=4.8 thensv=4.8斜坡輸出的最大值end ifei=sv-pv控制偏差Ti=1k=0.5C=exp(-T

26、s/Ti)A=Ts+Ti*C-TiB=(Ti-Ti*C-Ts*C)/Aop=(1-B)*opx+B*opxx+2*ei/(k*A)-(1+2*C)*eix/(k*A)+C*eixx/(k*A)控制輸出值eixx=eixeix=eiopxx=opxopx=opif op<=-4.9 then輸出值限幅op=-4.9end ifif op>=4.9 then科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803op=4.9end ifWriteData op ,1輸出值給DA1 通道WriteData sv ,2斜坡信號(hào)給DA2 通道end subsub

27、 Finalize (arg)退出函數(shù)WriteData 0 ,1WriteData 0 ,2end sub3最少拍有紋波、無紋波控制時(shí)系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線。(a)最少拍有紋波控制響應(yīng)曲線科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803(b)最少拍無紋波控制響應(yīng)曲線科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803實(shí)驗(yàn)四單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用PID 控制規(guī)律的直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法；2了解 PWM 調(diào)制、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 THBCC-1 型 信號(hào)與系統(tǒng)?控制理論及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平

28、臺(tái)2 THBXD數(shù)據(jù)采集卡一塊(含 37 芯通信線、 16 芯排線和USB 電纜線各1 根)3 PC 機(jī) 1 臺(tái)(含軟件“ THBCC-1 ” )三、實(shí)驗(yàn)原理直流電機(jī)在應(yīng)用中有多種控制方式，在直流電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)中，主要采用電樞電壓控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與方向。功率放大器是電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的重要部件，它的性能及價(jià)格對(duì)系統(tǒng)都有重要的影響。過去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大機(jī)或可控硅（晶閘管）?，F(xiàn)在基本上采用晶體管功率放大器。PWM功率放大器與線性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流電機(jī)的靜摩擦等優(yōu)點(diǎn)。PWM調(diào)制與晶體管功率放大器的工作原理：1 PWM的工作原理圖 13-1 PWM 的控

29、制電路上圖所示為SG3525 為核心的控制電路，SG3525 是美國 Silicon General 公司生產(chǎn)的專用PWM 控制集成芯片，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳如圖13-2 所示，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，其內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié)Ur 的大小，在A 、B 兩端可輸出兩個(gè)幅度相等、頻率相等、相位相互錯(cuò)開180 度、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM信號(hào)）。它適用于各開關(guān)電源、斬波器的控制。2功放電路直流電機(jī)PWM 輸出的信號(hào)一般比較小，不能直接去驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，它必須經(jīng)過功放后再接到直流電機(jī)的兩端。該實(shí)驗(yàn)裝置中采用直流15V 的直流電壓功放電路

30、驅(qū)動(dòng)。3反饋接口在直流電機(jī)控制系統(tǒng)中，在直流電機(jī)的軸上貼有一塊小磁鋼，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)。磁鋼的下面中有一個(gè)霍爾元件，當(dāng)磁鋼轉(zhuǎn)到時(shí)霍爾元件感應(yīng)輸出。4直流電機(jī)控制系統(tǒng)如圖 13-3 所示， 由霍耳傳感器將電機(jī)的速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡變換成數(shù)字量后送到計(jì)算機(jī)與給定值比較， 所得的差值按照一定的規(guī)律（通常為 PID ）運(yùn)算，然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸出控制量，供執(zhí)行器來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。科目：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：電氣F1203姓名：徐暉學(xué)號(hào)： 201223910803圖 13-2 SG3525 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 13-3直流電機(jī)控制系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)接線1.1用導(dǎo)線將直流電機(jī)單元24V

31、 的“ +” 輸入端接到直流穩(wěn)壓電源24V 的“ +”端；1.2用導(dǎo)線將直流電機(jī)單元0 5V 的“ +”輸入端接到數(shù)據(jù)采集卡的“DA1 ”的輸出端，同時(shí)將 UO 的“+” (霍耳輸出 )輸出端接到數(shù)據(jù)采集卡的“AD1 ”處；1.3打開實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源總開關(guān)。2、腳本程序運(yùn)行2.1啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)“THBCC-1 ”，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)軟件。2.2順序點(diǎn)擊虛擬示波器界面上的“”按鈕和工具欄上的 “” 按鈕 (腳本編程器 )；2.3在腳本編輯器窗口的文件菜單下點(diǎn)擊“打開”按鈕，并在“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用算法”文件夾下選中“直流電機(jī)”腳本程序并打開，閱讀、理解該程序，然后點(diǎn)擊腳本編輯器窗口的調(diào)試菜單下“步長設(shè)置”，將腳本算法的運(yùn)行步長設(shè)為50ms；2.3 點(diǎn)擊腳本編輯器窗口的調(diào)試菜單下“啟動(dòng)”；觀察直流電機(jī)的運(yùn)行情況。2.4 當(dāng)直流電機(jī)的