《80X86计算机控制技术实验报告》

廿今褥投十等UniversityofScience&TechnologyBeijing《80X86计算机控制技术实验报告》任课老师: 穆志纯班级: 姓名: 学号: 日期:2015年6月TOC\o"1-5"\h\z目求 1实验一过程通道和数据采集处理 2ー、输入与输出通道 2AD转换实验、 2DA转换实验、 3二、信号的采样与保持、 41.零阶保持实验、 4三、数字滤波 71.ー阶惯性实验 7实验二开环系统的数字程序控制 11ー、实验目的 11二、实验内容、 11三、实验步骤及结果 11四、思考题 13\o"CurrentDocument"实验三数字PID闭环控制 14数字P1D控制算法 14\o"CurrentDocument"积分分离法PID控制 15简易工程法整定PID参数 16扩充响应曲线法 16实验心得 16实验ー过程通道和数据糸集处理输入输出通道（-）实验目的.学习A/D转换器原理及接口方法,并掌握ADC0809芯片的使用.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.编写实验程序,将一5V〜+5V的电压作为ADC0809的模拟量输入,将转换所得8位数字量保存于变量中。.编写实验程序,实现D/A转换产生周期性三角波,并用示波器观察波形。（三）实验过程与结果A/D转换实验⑴打开联机操作软件,打开ACC1-1-1.ASM例程,编译、链接。（2）按图1.1-1接线（注意:图中画“。”的线需用户自行连接）,无错误后开启设备电源。单次阶跃 模数转换单元 控制计算机图1.1-1⑶将程序中定义的全局变量“AD〇〜AD9"加入到变量监视中。⑷打开虚拟仪器菜单项中的万用表选项，选择“电压档”用示波器单元中的“CH1”表笔测量图1.1-1中的模拟输入电压“Y”端,点击虚拟仪器中的“运行”按钮,调节图1.1-1中的单次阶跃中的电位器，确定好模拟输入电压值。，自外もQUGD—交量/地烟 »~PUBLICDATAADOADIAD2AD3AD4ADSAD6AD7AD8AD9DATACODEA：iO,ADl,AD2.AD3,AD4,SEGMEWTSTACKDW 256DUP(?)ENDSSEGMENTDB? ;?DB?DB?DB7DB7DB7DB7DB7DB7DB?ENDSSEGMENT(5)做好以上准备工作后,运行程序,改变输入电压并记录。表1.1T模拟输入电压(V)-5-4-3~2-1012345对应的数字量(H)001A334C668()99B3CDE6FFD/A转换实验(1)打开ACC1-12AsM,编译、链接并装载到控制计算机中。(2)按图1.1-3接线(注意:图中画“。”的线需用户自行连接)，无错误后开启设备电源。⑶运行程序,用示波器观测输出波形。|V1-V2|=1.035v二、信号的采样与保持(-)实验目的.熟悉信号的采样和保持过程.学习和掌握香农采样定理.学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号(二)实验内容.实现信号通过A/D转换器转换成数字量送到控制计算机,计算机再把数字量送到D/A转换器输出。.分别用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。(三)实验过程与结果1.采样与保持(1)打开ACC1-2-1.ASM,编译、链接。(2)按照实验线路图121接线,检查无误后开启设备电源。18121(3)用示波器的表笔测量正弦波单元的“。UT”端,调节正弦波单元的调幅、调频电位器及拨动开关,使得“our端输出幅值为3V,周期”的正弦波。|T1-T2|=1000.0ms |V1-V2|=3.002v⑷加载程序到控制机中,将采样周期变量"Tk"加入到变量监视中,运行程序,用示波器的另一路表笔观察数模转换单元的输出端"。UT1"。

|T1-T2|=500.0ms14T1-T2=2.00Hz|V1-V2|=3.002V|T1-T2|=500.0ms14T1-T2=2.00Hz|V1-V2|=3.002V|V1-V2|«3.002v(5)增大采样周期,当采样周期>0.5S时,即Tk>32H时，运行程序并观测数模转换单元的输出波形应该失真,记录此时的采样周期,验证香农定理。(以下记录的是Tk=34H时的波形。)T500msT500ms储CH1:CH2:三、数字滤波（-）实验目的.学习和掌握ー阶惯性滤波.学习和掌握四点加权滤波（二）实验内容分别编写ー阶惯性滤波程序和四点加权滤波程序,将混合干扰信号的正弦波送到数字滤波器,并用示波器观察经过滤波后的信号。（三）实验过程与结果图中画“〇”的线需用户在实验中自行接好,运放单元需用户自行搭接。ね!t转畏单え 校命・算科 敬偿转換单え图!3-3正弦版3T上图中,控制计算机的“0UT1”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，“IRQ7”表示386EX内部主片8259的7号中断,用作采样中断。电路中用RC电路将S端方波微分,再和正弦波单元产生的正弦波叠加。注意R点波形不要超过±5V,以免数字化溢出。计算机对有干扰的正弦信号R通过模数转换器采样输入，然后进行数字滤波处理，去除干扰，最后送至数模转换器变成模拟量C输出。.参照流程图分别编写ー阶惯性和四点加权程序,检查无误后编译、链接。.按图1.3-3接线,检查无误后开启设备电源。调节正弦波使其周期约为2S.调信号源单元使其产生周期为100ms的干扰信号（从“NC”端引出）,调节接线图中的两个47K电位器使正弦波幅值为3V,干扰波的幅值为0.5V。|T1-T2|=1000.0ms |V1-V2|=569.4mv.分别装载并运行程序,运行前可将“TK”加入到变量监视中,方便实验中观察和修改。用示波器观察R点和C点,比较滤波前和滤波后的波形。一阶惯性:Tk=01|T1-T2|=1000.0ms|V1-V2|=8,696v|T1-T2|=1000.0ms|V1-V2|=8,696vT:1s4§ CH1:2/S CH2:2V楮四点加权:Tk=01H|T1-T2|=234,4ms |V1-V2|=1.035v.如果滤波效果不满意,修改参数,再运行程序,观察实验效果。ヾ数项、Tk16进制Ts(ms)1-aaAlA2A3A4滤波前后正弦幅值比滤波前后干扰幅值比ー阶0151090//3/30.5/0.1惯性08401090//3/2.150.5/0四点015/303020203/30.5/0.4加权0840/303020203/30.5/0.2不适当的应用数字滤波反而会降低控制效果,甚至造成系统不稳定。在实际应用中,对于参数变化缓慢的（如温度）可用惯性滤波,对于参数变化快的信号可用加权平均滤波。实验二开环糸统的数字程序控制（―）实验目的掌握脉宽调制（PWM）的方法。（二）实验内容用程序实现脉宽调制,并对直流电机进行调速控制。（三）实验过程与结果.主程序及PWM子程序见ACC2-1-1.ASM,打开、编译、链接。.按图2.2-2接线,检查无误后开启设备的电源。校创计算机 駅动単元 +1单元图2.2-2.装载程序,将全局变量TK（PWM周期）和PWM_T（占空比）加入监视,以便实验过程中修改。.运行程序，观察电机运行情况。.终止程序运行，加大脉冲宽度,即将占空比PWM_T变大，重复第3步,再观察电机的运行情况，此时电机转速应加快。电机每转动ー圈，"HR"端（霍尔元件的输出端）就会输出ー个脉冲，用虚拟仪器中示波器的一路表笔测"HR"端的脉冲信号可算出电机此时的转速。.注意:在程序调试过程中,有可能随时停止程序运行，此时DOUTO的状态应保持上次的状态。当DOUTO为1时，直流电机将停止转动;当DOUTO为〇时，直流电机将全速转动,如果长时间直流电机处于全速转动,可能会导致电机单元出现故障,所以在停止程序运行时,最好将连接DOUTO的排线拔掉或按系统复位键。|T1-T2|=23.4ms|V1-V2|=1.035viy|T1-T2|=42.67HzT:100ms4§CH1:2v/格Tk=0C8H;PWM_T=20H;|T1-T2|=94ms|V1-V2|=1.035v（四）实验思考题本实验中是通过改变脉冲的占空比,周期T不变的方法来改变电机转速的,还有什么办法能改变电机的转速,应该怎么实现?答:可以保持高平电压时间不变，改变周期T,这样输出的平均电压值也会改变,或者同时改变占空比和周期T,同样能改变电机的转速。实验三数字PID闭环控制一、 积分分离法PID控制（一）实验目的.了解PID参数对系统性能的影响。.学习凑试法整定PID参数。.掌握积分分离法PID控制规律（-）实验过程与结果.打开程序ACC321.ASM,编译、链接。.按照实验线路图3.2—2接线,检查无误后开启设备电源。w-Mif-ntu图3.2—2.调节信号源中的电位器及拨动开关,使信号源输出幅值为2V,周期6s的方波。.装载程序，将全局变量TK（采样周期）、EI（积分分离值）、KP（比例系数）、TI（积分系数）和TD（微分系数）加入变量监视,以便实验过程中观察和修改。.运行程序,将积分分离值设为最大值7FH（相当于没有引入积分分离），用示波器分别观测输入端R和输出端C。|T1-T2|=2.984s |V1-V2|=1,993VT:1s4§ CH1:1v4§ CH2:1v4S用积分分离法整定PID|T1-T2|=234.4ms |V1-V2|=517.6mv二、 简易工程法整定PID参数（-）实验目的.学习并掌握扩充临界比例度法整定PID参数。.学习并掌握扩充响应曲线法整定PID参数。（二）实验过