溫度控制實驗

1、實驗六實驗六溫度控制實驗溫度控制實驗6.1 實驗目的實驗目的1了解溫度的閉環(huán)控制方法了解溫度的閉環(huán)控制方法2掌握掌握 PID 控制規(guī)律及算法控制規(guī)律及算法 6.2 實驗內容實驗內容1繪制輸出的飛升曲線，即斷開數(shù)字調節(jié)器，使系統(tǒng)工作在繪制輸出的飛升曲線，即斷開數(shù)字調節(jié)器，使系統(tǒng)工作在手動狀態(tài)下。在輸入端加一幅度適宜的階躍控制信號，記錄手動狀態(tài)下。在輸入端加一幅度適宜的階躍控制信號，記錄輸出端的變化。在坐標紙上繪制溫度曲線，作切線，求得被輸出端的變化。在坐標紙上繪制溫度曲線，作切線，求得被控對象滯后時間控對象滯后時間及慣性時間常數(shù)及慣性時間常數(shù)T。進而求出控制器的參數(shù)。進而求出控制器的參數(shù)T、Kp

2、、TI和和TD。2用用 8255 的的 B 口作為控制信號，通過對口作為控制信號，通過對 A / D 轉換結果反轉換結果反饋量的運算，調節(jié)控制信號，達到控制溫度保持在一定范圍饋量的運算，調節(jié)控制信號，達到控制溫度保持在一定范圍內的作用。并在屏幕上顯示給定和當前溫度值。在坐標紙上內的作用。并在屏幕上顯示給定和當前溫度值。在坐標紙上繪制閉環(huán)控制溫度曲線，并求出超調量、調節(jié)時間和穩(wěn)態(tài)誤繪制閉環(huán)控制溫度曲線，并求出超調量、調節(jié)時間和穩(wěn)態(tài)誤差。差。 6.3實驗原理實驗原理 本實驗要求使用本實驗要求使用8255的的PB0脈沖信號作為溫控單元的控制量。溫度的脈沖信號作為溫控單元的控制量。溫度的變化由熱敏電阻

3、轉化為電壓的變化，再通過變化由熱敏電阻轉化為電壓的變化，再通過 ADC0809轉化為數(shù)字量，轉化為數(shù)字量，CPU從總線上讀到數(shù)據，通過查詢給定的溫度表即得到當前溫度值。并由從總線上讀到數(shù)據，通過查詢給定的溫度表即得到當前溫度值。并由PC機內部定時器機內部定時器0號通道，設置為輸出號通道，設置為輸出10ms方波，作為采樣時鐘。溫控單方波，作為采樣時鐘。溫控單元中由元中由7805芯片產生芯片產生+5V的穩(wěn)定電壓和一個的穩(wěn)定電壓和一個24歐的大功率電阻構成回路，歐的大功率電阻構成回路，回路電流較大使回路電流較大使7805芯片發(fā)熱產生熱源。實驗電路中采用的是芯片發(fā)熱產生熱源。實驗電路中采用的是NTCM

4、F58-103型型10K熱敏電阻。熱敏電阻的電阻值隨看溫度的變化而變化，使得與熱敏電阻。熱敏電阻的電阻值隨看溫度的變化而變化，使得與AD端子連接的端子連接的IN7的電壓在的電壓在5V內變化。內變化。 在參考程序中給出了一個經驗溫度數(shù)據表。測出的在參考程序中給出了一個經驗溫度數(shù)據表。測出的 AD 值是該數(shù)據表值是該數(shù)據表的相對偏移，利用這個值就可以找到相應的溫度值。例如測出的的相對偏移，利用這個值就可以找到相應的溫度值。例如測出的 AD 值為值為 5AH ( 90 ) ，在數(shù)據表中第，在數(shù)據表中第 90 個數(shù)為個數(shù)為 64H , 即就得出了溫度值：即就得出了溫度值： 100 。6.4實驗參考線路

5、圖實驗參考線路圖 偽中斷（偽中斷（ INT 1CH ）包含在）包含在 IBM PC及及PC/XT BIOS定時器中斷定時器中斷 INT 8H的的服務程序中，稱為偽中斷，也稱為服務程序中，稱為偽中斷，也稱為 INT 8H 的擴展功能。的擴展功能。INT 1CH的唯一功能是的唯一功能是立即返回立即返回INT 8H 。由于。由于INT 8H 被被CPU每秒執(zhí)行每秒執(zhí)行18.2次，故次，故 INT 1CH 每秒也被每秒也被執(zhí)行執(zhí)行 18.2 次。用戶利用次。用戶利用 INT 1CH 定時執(zhí)行的特點，改變定時執(zhí)行的特點，改變 INT 1CH 的中斷矢量，的中斷矢量，使之指向用戶編寫的定時操作程序，即可使

6、使之指向用戶編寫的定時操作程序，即可使CPU 在運行主程序過程中定時完成在運行主程序過程中定時完成指定的操作，如圖指定的操作，如圖 3.4.6 所示。所示。USER PROC NEARPUSH AX PUSH CX PUSH DX；POP DXPOP CXPOP AXIRETUSER ENDPmov al,1ch mov ah,35h int 21h mov cs1c, esmov ip1c, bx;取中斷矢量，入口參數(shù)取中斷矢量，入口參數(shù)AL=中斷類型號中斷類型號;功能號功能號AH = 35H;出口參數(shù)出口參數(shù) ES:BX=中斷服務程序入口地址中斷服務程序入口地址;*根據根據CHECK配置信

7、息修改下列符號值配置信息修改下列符號值*IOY0EQU 0d200H ;片選片選IOY0對應的端口始地址對應的端口始地址IOY1EQU 0d240H ;片選片選IOY1對應的端口始地址對應的端口始地址;*MY8255_AEQU IOY0+00H*4 ;8255的的A口地址口地址MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的的B口地址口地址MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的的C口地址口地址MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址的控制寄存器地址PC8254_COUNT0EQU 40H ;PC機內機內8254定時器定時

8、器0端口地址端口地址PC8254_MODE EQU 43H ;PC機內機內8254控制端口地址控制端口地址AD0809 EQU IOY1+00H*4 ;AD0809端口地址端口地址STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSdata SEGMENT UREQU 40 KP EQU 0880HKI EQU 0080HKD EQU 0HE0 DW 0E1 DW 0PPK DW 2 DUP(?)PK DW 2 DUP(?)PIK1 DW 2 DUP(?)ADZ DB ?POUT DB 0CNT DB 0TIMEDB1MES0DBTIME=$MES1 DB

9、 TEMPREATURE=$MES2 DB CONTROL=$cs1c dw ?ip1c dw ?TEMTABLEDB 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14H, 14HDB 15H, 16H, 17H, 18H, 19H, 1AH, 1BH, 1CH, 1DH, 1EH DB 1EH, 1FH, 20H, 21H, 23H, 24H, 25H, 26H, 27H, 28H DB 29H, 2AH, 2BH, 2CH, 2DH, 2EH, 2FH, 31H, 32H, 32H DB 33H, 34H, 35H, 36H, 37H, 38H, 39H

10、, 3AH, 3BH, 3CH DB 3DH, 3EH, 3FH, 40H, 42H, 43H, 44H, 45H, 46H, 47H DB 48H, 49H, 4AH, 4BH, 4CH, 4DH, 4EH, 4FH, 50H, 4FH DB 50H, 51H, 52H, 53H, 54H, 55H, 56H, 57H, 58H, 59H DB 5AH, 5BH, 5CH, 5DH, 5EH, 5FH, 60H, 61H, 62H, 63H DB 64H, 64H, 65H, 65H, 66H, 66H, 67H, 68H, 69H, 6AH DB 6BH, 6CH, 6DH, 6EH, 6

11、EH, 6FH, 6FH, 70H, 71H, 72H DB 73H, 74H, 75H, 76H, 77H, 78H, 79H, 7AH, 7BH, 7CH DB 7DH, 7EH, 7FH, 80H, 81H, 82H, 83H, 84H, 84H, 85H DB 86H, 87H, 88H, 89H, 8AH, 8BH, 8CH, 8EH, 8FH, 90H DB 91H, 92H, 93H, 94H, 95H, 96H, 97H, 98H, 99H, 9AH DB 9BH, 9BH, 9CH, 9CH, 9DH, 9DH, 9EH, 9EH, 9FH, 9FH DB 0A0H,0A1H

12、,0A2H,0A3H,0A4H,0A5H,0A6H,0A7H,0A8H,0A9H DB 0AAH,0ABH,0ACH,0ADH,0AEH,0AFH,0B0H,0B0H,0B1H,0B2H DB 0B3H,0B4H,0B4H,0B5H,0B6H,0B7H,0B8H,0B9H,0BAH,0BBH DB 0BDH,0BEH,0BEH,0C1H,0C2H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H DB 0CAH,0CCH,0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D2H,0D4H,0D5H,0D6H DB 0D7H,0D8H,0D9H,0DAH,0DBH,0DCH,0DDH,0DEH,0E3H

13、,0E6H DB 0E9H,0ECH,0F0H,0F2H,0F6H,0FAH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH data endsCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,ds:dataSTART: mov ax,datamov ds,axPUSH DSMOV DX,MY8255_MODE ;初始化初

14、始化8255工作方式工作方式MOV AL,80H ;工作方式工作方式0，A口輸出，口輸出，B口輸入口輸入 OUT DX,AL MOV DX,MY8255_b;初始化初始化8255工作方式工作方式MOV AL,0H ;工作方式工作方式0，A口輸出，口輸出，B口輸入口輸入 OUT DX,ALclimov al,1ch;取中斷矢量取中斷矢量 mov ah,35h int 21h mov cs1c, esmov ip1c, bxmov ax, seg INT0A;修改中斷矢量修改中斷矢量 mov ds, ax mov dx, offset INT0Amov al,1ch mov ah, 25h int

15、 21hPOPDS MOV DX,PC8254_MODE ;初始化初始化PC機定時器機定時器0，定，定10msMOV AL,36HOUT DX,AL MOV DX,PC8254_COUNT0; 系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)時鐘CLK=1.041667MHz MOV AL,69H; 2D69H = 11625B 11625/CLK=11.16ms OUT DX,AL; 應該為應該為 28B0 MOV AL,2DH OUT DX,AL PPP0: stiCALL PICKAD ;A/D 采樣采樣PPP: CMP CNT,250 JE RP1 JMP PPPRP1: MOV CNT,0 CALL PICKAD ;A

16、/D 采樣采樣, 結果放在結果放在ADZ中中 mov ax,data mov ds,ax LEA DX,MES0 ;DISPLAY TIME=* MOV AH,9 INT 21H mov al, TIME;DISPLAY TIME CALL HEX_BCD ;CONVERT TO BCD CALL DSP_AL ;DISPLAY TIME LEA DX,MES1;DISPLAY TEMPREATURE= MOV AH,9 INT 21H MOV AL,ADZ ;CONVERT TO TEMPREATUREMOV BL,100MUL BLMOV BL,255DIV BL CALL HEX_BCD

17、;CONVERT TO BCDCALL DSP_AL ;DISPLAY TMPCALL PID ;PID CONTROLCALL LIMIT ;OUTPUT LIMIT LEA DX,MES2 ;DISPLAY CONTROL MOV AH,9 INT 21H MOV DX,MY8255_B MOV AL,0CMP POUT,0 JE M2 ;OUTMOV AL,1 M2: OUT DX,AL ;/* 作響應曲線作響應曲線 */mov pout, 200 ;/*/ MOV AL,POUT CALL DSP_AL ;DISPLAY CONTOL VARRITY CALL CRLF;回車、換行回車

18、、換行 inc TIME MOV AH,0BH ;ANY KEY PRESSED? INT 21H ;THEN TO DOS INC AL JZ PPP2 JMP PPP ;ELSE CONTINUEPPP2: MOV DX,MY8255_b ;STOP HEATING MOV AL,0 OUT DX,AL mov ax, cs1cmov ds,axmov dx, ip1cmov ax,251chint 21h MOV AX,4C00H INT 21HPID PROC NEAR MOV AX,UR MOV BL,ADZ MOV BH,0 CLC SBB AX,BX MOV SI,OFFSET

19、E0 MOV SI,AX MOV BX,KP IMUL BX MOV SI,OFFSET PPK MOV SI,AX MOV SI+2,DX MOV SI,OFFSET E0 MOV AX,SI MOV BX,KI IMUL BX MOV SI,OFFSET PIK1 ADD AX,SI ADC DX,SI+2 MOV SI,AX MOV SI+2,DX MOV SI,OFFSET E0 MOV AX,SI MOV SI,OFFSET E1 MOV BX,SI MOV SI,AX CLC SBB AX,BX MOV BX,KD IMUL BX MOV SI,OFFSET PIK1 ADD AX

20、,SI ADC DX,SI+2 MOV SI,OFFSET PPK ADD AX,SI ADC DX,SI+2 MOV PK,AX MOV PK+2,DX RET PID ENDPLIMIT PROC NEARMOV AX,WORD PTRPK+2 CMP AX,0 JL MINUS JG BIG MOV AX,word PTRPK+0 MOV AL,AH CMP AL,0faH JBE MM5 MOV AL,0faHMM5: MOV POUT,AL RET MINUS: MOV POUT,0 RETBIG: MOV POUT,0faH RETLIMIT ENDPINT0A proc farp

21、ush axpush dxmov ax, datamov ds, axINC CNT MOV AL, POUT CMP CNT,AL JBE PPP1 MOV AL,0 MOV DX,MY8255_b ;寫寫A口口 OUT DX,AlPPP1: pop dxpop axiretINT0A endpDSP_AL PROC ;DISPLAY AL MOV BL,AL MOV DH,2ML20: MOV AH,4ML21: SHL BL,1 RCL DL,1 DEC AH JNE ML21 AND DL,0FH CMP DL,9 JBE ML22 ADD DL,7ML22: ADD DL,30H M

22、OV AH,2 INT 21H DEC DH JNZ ML20 RETDSP_AL ENDPCRLF PROC PUSH DX PUSH AX MOV DL,10 MOV AH,2 INT 21H MOV DL,13 MOV AH,2 INT 21H POP DX POP AX RETCRLF ENDPPICKAD PROC push bx MOV DX,AD0809 MOV AL,0 OUT DX,AL MOV CX,0PI1: NOP LOOP PI1 IN AL,DX AND ax,0ffh MOV BX,OFFSET TEMTABLE ADD BX,Ax MOV AL,BX MOV A

23、DZ,AL pop bx RETPICKAD ENDPHEX_BCD PROC NEAR ;HEX IN AL TO BCD IN AL MOV DL,AL SUB AL,AL MOV CX,8LP: ADD DL,DL ADC AL,AL DAA LOOP LP RETHEX_BCD ENDPcode ends END START對象特性的測量和識別對象特性的測量和識別(1)對象模型的歸納對象模型的歸納 根據描述對象特性需用微分方程的階數(shù)不同，對象根據描述對象特性需用微分方程的階數(shù)不同，對象可分一階或二階。至于階數(shù)高于二階的由于實際計算，可分一階或二階。至于階數(shù)高于二階的由于實際計算，分析參

24、數(shù)有困難而用純滯后的一、二階方程來近似代替，分析參數(shù)有困難而用純滯后的一、二階方程來近似代替，因此實用上對象模型的基本形式常取如下幾種：因此實用上對象模型的基本形式常取如下幾種： 一階對象一階對象v對象的微分方程為對象的微分方程為v則它的傳遞函數(shù)為則它的傳遞函數(shù)為( )( )( )Ty ty tKu t( )1KW sTs 它的飛升曲線如圖它的飛升曲線如圖9.8所示。一般幅值所示。一般幅值的階躍信號輸入時，輸出穩(wěn)態(tài)值除以輸入的階躍信號輸入時，輸出穩(wěn)態(tài)值除以輸入幅度值即為放大倍數(shù)幅度值即為放大倍數(shù)K，輸出從起始值到，輸出從起始值到達達0.632穩(wěn)態(tài)值的時間即為時間常數(shù)穩(wěn)態(tài)值的時間即為時間常數(shù)T。

25、Typ0.632yp0y(t)t圖9.8 飛升曲線一 純滯后的一階對象純滯后的一階對象 這種對象的微分方程為這種對象的微分方程為 則它的傳遞函數(shù)為則它的傳遞函數(shù)為 它的飛升曲線如圖它的飛升曲線如圖9.9所示。它與圖所示。它與圖9.8的唯的唯一區(qū)別在于起始有一段純滯后。一區(qū)別在于起始有一段純滯后。( )( )()Ty ty tKu t( )1sKeW sTsT+yp0.632yp0y(t)t圖9.9 飛升曲線二(2)飛升曲線的測量飛升曲線的測量 測量的方法：它在穩(wěn)定控制信號作用下系統(tǒng)測量的方法：它在穩(wěn)定控制信號作用下系統(tǒng)有一個穩(wěn)定的輸出，然后突然在輸入端加一幅度有一個穩(wěn)定的輸出，然后突然在輸入端加一幅度適宜的階躍控制信號。輸出對應也有一個變化部適宜的階躍控制信號。輸出對應也有一個變化部分