微型計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教程

1、電工電子實(shí)驗(yàn) 中 心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程二九 年 三 月高等學(xué)校電工電子實(shí)驗(yàn)系列計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程主編 顏昌彬 陳宇攀枝花學(xué)院電氣信息工程學(xué)院電工電子實(shí)驗(yàn)中心內(nèi) 容 簡 介本書是根據(jù)高等院校理工科本(專)科的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的基本要求編寫的。全書包含三個(gè)部分。第一部分為基本實(shí)驗(yàn)。包含模/數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)、最少拍控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、大林算法實(shí)驗(yàn)等。第二部分是綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)教學(xué)大綱的要求及結(jié)合我校實(shí)際情況，進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制、溫度閉環(huán)控制等實(shí)驗(yàn)。第三部分是實(shí)驗(yàn)中使用的虛擬示波器進(jìn)行介紹，掌握其使用方法。本書可作為我校電類和非電類專業(yè)本科生、專科生實(shí)驗(yàn)

2、教學(xué)用書，還可作為從事計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的工程技術(shù)人員的參考書。前 言學(xué)生通過學(xué)習(xí)本課程后或?qū)W習(xí)期間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有助于使學(xué)生加深對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)方面的基本理論和原理、基本知識(shí)的認(rèn)識(shí)，有助于學(xué)生基本技能的提高，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的工程綜合能力，拓寬學(xué)生的專業(yè)面和知識(shí)面，為以后繼續(xù)深入學(xué)習(xí)與工作打下良好的、扎實(shí)的基礎(chǔ)。通過實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)手段與實(shí)踐技能，掌握計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工程實(shí)踐中的基本應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、應(yīng)用知識(shí)的能力。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，提高學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自主實(shí)驗(yàn)，真正培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。全書由攀枝花學(xué)院電氣信息工程學(xué)院顏昌彬、陳宇老師主編。由

3、于作者水平有限，書中錯(cuò)誤之處在所難免，懇請廣大師生及讀者提出寶貴意見及建議。編 者 2009年3月于攀枝花目錄實(shí)驗(yàn)一模/數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)二數(shù)/模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)三數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)6實(shí)驗(yàn)四最少拍控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn).10實(shí)驗(yàn)五大林算法實(shí)驗(yàn).15實(shí)驗(yàn)六步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn).19實(shí)驗(yàn)七溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn).23附錄 虛擬示波器的使用.26參考文獻(xiàn).34實(shí)驗(yàn)一 模/數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、藥品、器材：LABACT實(shí)驗(yàn)電路、電腦、LABACT軟件 二、實(shí)驗(yàn)要求了解A/D芯片ADC0809轉(zhuǎn)換性能及編程。編制程序通過0809采樣輸入電壓并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量值。 三、實(shí)驗(yàn)原理A/D轉(zhuǎn)換器大致有三類

4、：一是雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是精度高，抗干擾性好，價(jià)格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法A/D轉(zhuǎn)換器，精度，速度，價(jià)格適中；三是并行A/D轉(zhuǎn)換器，速度快，價(jià)格也昂貴。圖1-1 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器電路圖實(shí)驗(yàn)用的ADC0809屬第二類,是八位A/D轉(zhuǎn)換器。典型采樣時(shí)間需100us。編程中應(yīng)該保證A/D轉(zhuǎn)換的完成，這可以在程序中插入適當(dāng)延時(shí)代碼或監(jiān)視EOC信號(hào)的電平來實(shí)現(xiàn)。后一種方式尤其適合采用中斷處理。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（B8）單元電路圖見圖1-1所示。ADC0809的片選在實(shí)驗(yàn)機(jī)內(nèi)部已固定為0A0H。由于0809的A、B、C三腳依次接至A0、A1、A2，所以模擬輸入通道IN0IN7的端口地址為0A00A7。其

5、中IN1IN5為標(biāo)準(zhǔn)接法，有效輸入電平為0V+5V。IN6、IN7為雙極性輸入接法，有效輸入電平為-5V+5V。溫度模塊的測溫輸入經(jīng)放大器放大后輸入到ADC0809的IN0端口外設(shè)接口模擬量輸入經(jīng)放大器的隔離（阻抗轉(zhuǎn)換）后，輸入到ADC0809的 IN1IN3端口IN4IN7端口有測孔引出，供用戶使用模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC引出至EOC插孔，并經(jīng)反向后引出至EOC/孔。示例程序：見Cp2源文件。程序流程如圖1-2所示               &

6、#160;                                                 &

7、#160;   圖1-2 程序流程圖   四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 在實(shí)驗(yàn)中欲觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，只要運(yùn)行LCAACT程序，選擇微機(jī)控制菜單下的模/數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始后將自動(dòng)加載相應(yīng)源文件，（1）將信號(hào)發(fā)生器（B1）的幅度控制電位器中心Y測孔，作為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（B8）輸入信號(hào)：B1單元中的電位器左邊K3開關(guān)撥下（GND），右邊K4開關(guān)撥上（+5V）。（2）測孔聯(lián)線：B1（Y）模/數(shù)轉(zhuǎn)換器B8（IN4）（信號(hào)輸入）（3）運(yùn)行、觀察、記錄：點(diǎn)擊開始后，在虛擬示波器屏幕上顯示出即時(shí)模/數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制碼及其對應(yīng)的電壓值

8、；再次點(diǎn)擊開始，將繼續(xù)轉(zhuǎn)換及顯示，滿11次后回到原點(diǎn)顯示。屏幕上X軸表示模/數(shù)轉(zhuǎn)換的序號(hào)，Y軸表示該次模/數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。每次轉(zhuǎn)換后將在屏幕出現(xiàn)一個(gè)“*”，同時(shí)在“*”下顯示出模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制碼及對應(yīng)的電壓值，所顯示的電壓值應(yīng)與輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元（B8）輸入通道的電壓相同。每轉(zhuǎn)換滿11次后，將自動(dòng)替代第一次值。見圖1-3所示。輸入通道可由用戶自行選擇，默認(rèn)值為IN4。     圖1-3 模/數(shù)轉(zhuǎn)換在屏幕上的效果圖實(shí)驗(yàn)二 數(shù)/模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、藥品、器材：LABACT實(shí)驗(yàn)電路、電腦、LABACT軟件 二、實(shí)驗(yàn)要求掌

9、握DAC0832芯片的性能、使用方法及對應(yīng)的硬件電路。編寫程序控制D/A輸出的波形，使其輸出周期性的三角波。 三、實(shí)驗(yàn)原理 圖2-1 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路圖數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）單元電路圖見圖2-1所示。示例程序：見Cp1源文件,程序流程如圖2-2所示。       四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 在實(shí)驗(yàn)中欲觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，只要運(yùn)行LCAACT程序，選擇微機(jī)控制菜單下的數(shù)/模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始后將自動(dòng)加載相應(yīng)源文件，此時(shí)可選用普通示波器，也可選用虛擬示波器（B3）單元的CH1（選X1

10、檔）測孔測量波形，詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書虛擬示波器部分。測孔連線：數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）單元OUT1虛擬示波器（B3）輸入端CH1。                圖2-2 程序流程圖實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、藥品、器材：LABACT實(shí)驗(yàn)電路、電腦、LABACT軟件 二、實(shí)驗(yàn)要求數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)原理方塊圖如圖3-1所示。圖3-1 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理 按比例（P）、積分（I）、微分（D

11、）通過線性組合構(gòu)成控制量。PID控制算法的模擬表達(dá)式是：式中，P(t)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；e(t)調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)；Kp調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；Ti調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間；Td調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間；用數(shù)字形式的差分方程來代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程：式中：T采樣周期（0.2秒）P(n)第n次采樣時(shí)微機(jī)輸出；e(n)第n次采樣時(shí)的偏差值；e(n-1)第n-1次采樣時(shí)的偏差值；n采樣序號(hào)，n=0，1，2，。離散化的PID位置控制算式表達(dá)式為：式中：PID系數(shù)不可過小，因?yàn)檫@會(huì)使計(jì)算機(jī)控制輸出也較小，從而使系統(tǒng)量化誤差變大，甚至有時(shí)控制器根本無輸出而形成死區(qū)。這時(shí)可將模擬電路開環(huán)增益適當(dāng)減小，而使PID系數(shù)變大。 

12、; 四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)構(gòu)成如圖3-2所示。示例程序：見Cp5源文件。在實(shí)驗(yàn)中欲觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，只要運(yùn)行LCAACT程序，選擇微機(jī)控制菜單下的數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始后將自動(dòng)加載相應(yīng)源文件，此時(shí)可選用普通示波器，也可選用虛擬示波器（B3）單元的CH1測孔測量波形，詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書虛擬示波器部分。圖3-2 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的輸出（OUT）作為系統(tǒng)輸入R。(連續(xù)的正輸出寬度足夠大的階躍信號(hào))a將該單元的S1置階躍檔（最頂端），S20.2-6S檔。b. 將S ST用短路套短接，調(diào)節(jié)

13、調(diào)幅電位器使OUT輸出電壓< 2.5V，調(diào)節(jié)調(diào)頻電位器使OUT正輸出寬度>2秒。（2）安置短路套、聯(lián)線，構(gòu)造模擬電路：（a）安置短路套  模塊號(hào)跨接座號(hào)1A1S2，S62A2S1，S63A3S1，S8，S10，S114A6S4，S9（b）測孔聯(lián)線1輸入信號(hào)RB5（OUT）A1（H1）2運(yùn)放級(jí)聯(lián)A1（OUT）A2（H1）3信號(hào)連接A2（OUT）B8（IN7）4信號(hào)連接B2（OUT2）A3（H1）5運(yùn)放級(jí)聯(lián)A3（OUT）A6（H1）6負(fù)反饋A6（OUT）A2（H2） （c）跨接元件：將可變元件庫（A7）中的可變電阻跨接到A6單元（IN）測孔和（OUT）測孔之間 (調(diào)

14、整為100K)。（3）虛擬示波器（B3）的聯(lián)接：示波器輸入端CH1接到A6單元輸出端OUT（C）。注：CH1選X1檔，CH2置0檔。（4）運(yùn)行、觀察、記錄：該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中“控制系數(shù)”欄的比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd均可由用戶在界面上直接修改，以期獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改變這些參數(shù)后，只要再次點(diǎn)擊“發(fā)送”鍵，即可使實(shí)驗(yàn)機(jī)按照新的控制參數(shù)運(yùn)行。根據(jù)公式計(jì)算所得的控制系數(shù)Kp、Ki、Kd必須乘以100后才能填入“控制系數(shù)”欄的相應(yīng)位置。   該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中“控制系數(shù)”欄的Kp、Ki、Kd已設(shè)定：Kp=40 ， Ki=3 ，Kd=2運(yùn)行程序，用示波器觀察

15、輸出C，如果現(xiàn)象不明顯則可以調(diào)節(jié)A7單元中的可變電阻和函數(shù)發(fā)生器（B5）中的調(diào)頻調(diào)幅。記錄Kp、Ki、Kd、MP、ts、參數(shù)，在表3-1中填入給此次的各參數(shù)與結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)的數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)曲線見圖3-3。                                 

16、;              表3-1Kp Ki Kd Mp tS 1           2           3           圖3-3 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)四 最少拍控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、藥品、器材：LABACT實(shí)驗(yàn)電路、電腦、LABACT軟件 二、實(shí)驗(yàn)要求最小拍控制系統(tǒng)原

17、理方塊圖見圖4-1所示。圖4-1 最小拍控制系統(tǒng)原理方塊圖搭建如圖4-1系統(tǒng)，針對階躍輸入進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制算法D（Z）設(shè)計(jì)，編程實(shí)現(xiàn)最小拍有紋波系統(tǒng)。 三、實(shí)驗(yàn)原理 最少拍隨動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定所需要的采樣周期最少，而且在采樣點(diǎn)的輸出值能準(zhǔn)確地跟蹤輸入信號(hào)，不存在靜差。對任何兩個(gè)采樣周期中間的過程則不做要求，習(xí)慣上把一個(gè)采樣周期稱為一拍。最少拍系統(tǒng)，也稱為最少調(diào)整時(shí)間系統(tǒng)或最快響應(yīng)系統(tǒng)。將D（Z）式寫成差分方程，則有：UK=KOEK + K1EK-1 + K2EK-2 + K3EK-3 - P1UK-1 - P2UK-2 - P3UK-3 （

18、式4-1）式中EKEK-3為誤差輸入；UK-1UK-3為計(jì)算機(jī)輸出。計(jì)算機(jī)運(yùn)算還設(shè)有溢出處理，當(dāng)計(jì)算機(jī)控制輸出超過00H-FFH時(shí)（對應(yīng)于模擬量-5V-+5V），則計(jì)算機(jī)輸出相應(yīng)的極值00H或FFH。每次計(jì)算完控制量，計(jì)算機(jī)立即輸出，并且將各次采入的誤差與各次計(jì)算輸出作延時(shí)運(yùn)算，最后再作一部分下次的輸出控制量計(jì)算。這樣當(dāng)采入下次誤差信號(hào)時(shí)，可減少運(yùn)算次數(shù)，從而縮短計(jì)算機(jī)的純延時(shí)時(shí)間。模擬連續(xù)系統(tǒng)的參數(shù)整定被控對象有模擬電路模擬，因?yàn)殡娐分兴与娮?、電容參?shù)有一定誤差，所以應(yīng)加以整定，可先整定一階慣性環(huán)節(jié)，再整定積分器，應(yīng)使二者串聯(lián)時(shí)盡量接近所給傳函的數(shù)學(xué)模型。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 最小拍

19、有紋波系統(tǒng)構(gòu)成如圖4-2所示。示例程序：見Cp6_1源文件。采樣周期T=1S，A5的時(shí)間常數(shù)t1=R1C1=1，A6的時(shí)間常數(shù)t2=R2C2=1， K=5 。在實(shí)驗(yàn)中欲觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，只要運(yùn)行LCAACT程序，選擇微機(jī)控制菜單下的最少拍控制系統(tǒng)-有紋波實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始后將自動(dòng)加載相應(yīng)源文件，此時(shí)可選用普通示波器，也可選用虛擬示波器（B3）單元的CH1、CH2測孔測量波形，詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書虛擬示波器部分。 圖4-2 最少拍有紋波系統(tǒng)構(gòu)成  實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的輸出（OUT）作為系統(tǒng)輸入R。(連續(xù)的正輸出寬度足夠大

20、的階躍信號(hào))a將該單元的S1置階躍檔（最頂端），S20.2-6S檔。b. 將S ST用短路套短接，調(diào)節(jié)調(diào)幅電位器使OUT輸出電壓= 2.5V，調(diào)節(jié)調(diào)頻電位器使OUT正輸出寬度為>7秒。（2）安置短路套、聯(lián)線，構(gòu)造模擬電路：（a）安置短路套  模塊號(hào)跨接座號(hào)1 A1 S2，S6 2 A2 S1，S6 3 A5 S3，S7，S11 4 A6 S10，S11 （b）測孔聯(lián)線   1 輸入信號(hào)RB5（OUT）A1（H1） 2 運(yùn)放級(jí)聯(lián)A1（OUT）A2（H1）3 信號(hào)連接A2（OUT）B8（IN6）4 信號(hào)連接B2（OUT2）A5（H1）5 負(fù)反饋A6（O

21、UT）A2（H2）  （c）跨接元件：將元件庫（A7）中的可變電阻跨接到A5單元（OUT）測孔和A6單元（IN）測孔之間 (調(diào)整為250K)。（3）虛擬示波器（B3）的聯(lián)接：示波器輸入端信號(hào)輸出端CH1（選X1檔）A6單元的OUT（C）CH2（選X1檔）B2單元的OUT2（4）運(yùn)行、觀察、記錄   該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中“計(jì)算公式”欄的Ki與Pi均可由用戶在界面上直接修改，以期獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改變這些參數(shù)后，只要再次點(diǎn)擊“開始”鍵，即可使實(shí)驗(yàn)機(jī)按照新的控制參數(shù)運(yùn)行。根據(jù)公式計(jì)算所得的控制系數(shù)Ki與Pi必須乘以100后才能填入“計(jì)算公式”欄的相應(yīng)位置，其中

22、K1必須根據(jù)要求填入號(hào)；而Pi在“計(jì)算公式”欄中已有號(hào)，因此不用另填號(hào)。該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中“計(jì)算公式”欄的Ki與Pi已設(shè)定：K0=54 K1=20 K2=K3 =0 P1=72 P2=P3 =0 用虛擬示波器中的CH2觀察B5單元的OUT端，使之波形幅度、寬度符合輸入要求。再用虛擬示波器中的CH1觀察A6單元的OUT（C）端。注：由于實(shí)驗(yàn)機(jī)中的元器件值有離散性，為此，在實(shí)驗(yàn)中可調(diào)節(jié)A6單元的可變電阻的值。用虛擬示波器CH2分別觀察A6單元輸出OUT（C）和B2單元的OUT2端，繪出波形草圖，探討紋波產(chǎn)生的原因和計(jì)算，及最少拍控制的性能特點(diǎn)、優(yōu)劣。最少拍有紋波系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4-3。說明：一般來

23、說，針對一種典型輸入函數(shù)設(shè)計(jì)得到的系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，用于次數(shù)較低的輸入函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)較大的超調(diào)，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間也會(huì)增加，但在采樣時(shí)刻的誤差為零；當(dāng)針對一種典型輸入函數(shù)設(shè)計(jì)得到的系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)用于次數(shù)較高的輸入函數(shù)時(shí)，輸出將不能完全跟蹤輸入，產(chǎn)生靜態(tài)誤差。對于給定的系統(tǒng)，如圖4-1所示，其被控對象的脈沖傳遞函數(shù)G（z）中含有e-TS項(xiàng)，T為采樣周期，由于最少拍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是要求響應(yīng)最快，系統(tǒng)對輸入信號(hào)的變換適應(yīng)能力比較差，輸出響應(yīng)只保證采樣點(diǎn)上的誤差為零，不能確保采樣點(diǎn)之間的誤差值也為零，也就是說，在最少拍系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出響應(yīng)在采樣點(diǎn)之間有紋波存在。產(chǎn)生紋波的原因是在零階保持器

24、的輸入端，也就是數(shù)字控制器的輸出經(jīng)采樣開關(guān)后達(dá)不到相對穩(wěn)定，因而使系統(tǒng)輸出在采樣點(diǎn)之間產(chǎn)生波動(dòng)；如果輸入偏差E（k）為零，保持器的輸入脈沖序列為一恒定值，那么輸出量C（t）就不會(huì)在非采樣點(diǎn)間產(chǎn)生紋波。由于G（z）中含有e-TS項(xiàng)，采樣周期的變化對輸出紋波也有影響，如果T趨于無限小，則離散系統(tǒng)變?yōu)檫B續(xù)系統(tǒng)，紋波也就沒有了，所以，對同一個(gè)被控對象G（s），其數(shù)字控制器的控制算法D（z）設(shè)計(jì)也與采樣周期緊密相關(guān)。由于控制算法的設(shè)計(jì)是理論性的，在實(shí)際被控對象中由于參數(shù)的離散性，使得G（s）和G（z）與實(shí)際系統(tǒng)有誤差。  圖4-3 運(yùn)行最少拍有紋波算法的輸出波形實(shí)驗(yàn)五大林算法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)

25、驗(yàn)儀器設(shè)備、藥品、器材：LABACT實(shí)驗(yàn)電路、電腦、LABACT軟件 二、實(shí)驗(yàn)要求搭建如圖系統(tǒng)，編程實(shí)現(xiàn)大林算法。圖5-1 大林算法原理方塊圖 三、實(shí)驗(yàn)原理 大林算法是針對工業(yè)生產(chǎn)過程中含有純滯后對象的控制算法，即在調(diào)節(jié)時(shí)間允許的情況下，要求系統(tǒng)沒有超調(diào)量或只有在允許范圍中的很小的超調(diào)量。大林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)延遲環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)的串聯(lián)，并期望整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時(shí)間和被空對象的滯后時(shí)間相同。純滯后時(shí)間與采樣周期是整數(shù)倍關(guān)系。D（Z）算法 ： 具體的公式推導(dǎo)參考計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（清華大學(xué)出版社，何克忠著）等書中有關(guān)內(nèi)容。大多數(shù)

26、的工控對象均可近似地描述成具有帶純滯后的一階或二階慣性環(huán)節(jié)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定D（Z）的各個(gè)參數(shù)：（1）采樣周期T=0.4S （2）放大倍數(shù)K=10（3）被控對象的時(shí)間常數(shù)T1 =1.2 （4）校正后閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T0=1（5）被控對象的純滯后時(shí)間t 為采樣周期T的倍數(shù)  L=1 （零階保持器延遲一拍輸出）將D（Z）式寫成差分方程，則有：UK=KOEK+K1EK-1+K2EK-2+K3EK-3-P1UK-1-P2UK-2-P3UK-3（式5-1）式中：EKEK-3為誤差輸入，UK-1UK-3為計(jì)算機(jī)輸出。CPU運(yùn)算設(shè)有溢出處理，當(dāng)計(jì)算機(jī)控制輸出超過00H-FFH時(shí)（對應(yīng)于模擬量-5

27、V+5V），則計(jì)算機(jī)輸出相應(yīng)的極值00H或FFH。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 大林算法系統(tǒng)構(gòu)成如圖5-2所示。示例程序：見Cp7_1源文件。采樣周期T=0.4S， A6的時(shí)間常數(shù)T1 =R*C=1.2 ， K=10。校正后閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T0=1 ，延遲系數(shù) L=1（零階保持器延遲一拍輸出）。在實(shí)驗(yàn)中欲觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，只要運(yùn)行LCAACT程序，選擇微機(jī)控制菜單下的大林算法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始后將自動(dòng)加載相應(yīng)源文件，此時(shí)可選用普通示波器，也可選用虛擬示波器（B3）單元的CH1、CH2測孔測量波形，詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書虛擬示波器部分。圖5-2 大林算法系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)

28、驗(yàn)步驟：（1）將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的輸出（OUT）作為系統(tǒng)輸入R。(連續(xù)的正輸出寬度足夠大的階躍信號(hào))a. 將該單元的S1置階躍檔（最頂端），S20.2-6S檔。b. 將S ST用短路套短接，調(diào)節(jié)調(diào)幅電位器使OUT輸出電壓=2.5V，調(diào)節(jié)調(diào)頻電位器使OUT輸出周期約>7秒。（2）安置短路套、聯(lián)線，構(gòu)造模擬電路：（a）安置短路套  模塊號(hào)跨接座號(hào)1A2S1，S62A3S1，S63A6S3，S8,S10，S11（b）測孔聯(lián)線            1 輸入信號(hào)R B5（OUT）A

29、2（H1）2 運(yùn)放級(jí)聯(lián)A2（OUT）A3（H1）3 信號(hào)聯(lián)線A3（OUT）B8（IN7）4 信號(hào)聯(lián)線B2（OUT2）A6（H1）5 負(fù)反饋A6（OUT）A2（H2）6 中斷請求線B5 （S）B9（IRQ6）（3）虛擬示波器（B3）的聯(lián)接：示波器輸入端信號(hào)輸出端CH1（選X1檔）函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的輸出OUT（R）CH2（選X1檔）A6單元的OUT（C）（4）運(yùn)行、觀察、記錄該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中“計(jì)算公式”欄的Ki與Pi均可由用戶在界面上直接修改，以期獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改變這些控制系數(shù)后，只要再次點(diǎn)擊“開始”鍵，即可使實(shí)驗(yàn)機(jī)按照新的控制系數(shù)運(yùn)行。根據(jù)公式計(jì)算所得的控制系數(shù)Ki與Pi必須乘以1

30、00后才能填入“計(jì)算公式”欄的相應(yīng)位置，其中K1必須根據(jù)要求填入號(hào)；而Pi在“計(jì)算公式”欄中已有號(hào)，因此不用另填號(hào)。由于公式根據(jù)公式計(jì)算所得的控制系數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)其現(xiàn)象不明顯，我們對系數(shù)Ki與Pi作了如下修改，該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中“計(jì)算公式”欄：已設(shè)定：K0=24 K1=4 K2= K3=0 P1=33 P2=16 P3=0 （該控制系數(shù)僅供參考）2用虛擬示波器（示波選項(xiàng)）中的CH1觀察函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的OUT（R）端，使之波形幅度、寬度符合輸入要求。3再用虛擬示波器中的CH2觀察A6單元的OUT（C）端，使之波形趨于穩(wěn)定。用虛擬示波器中的CH1和CH2同時(shí)觀察輸入R和輸出C波形，系統(tǒng)輸出波形

31、如圖5-3所示。圖5-3 運(yùn)行大林算法的輸出波形說明：由于D（Z）算法是根據(jù)系統(tǒng)的被控對象傳遞函數(shù)及期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)的。所以當(dāng)被控制對象傳遞函數(shù)稍有不準(zhǔn)時(shí)，輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)存的參數(shù)和被控對象的傳遞函數(shù)不一致，也就是說被控對象不能很好的被控制?？赡軙?huì)使系統(tǒng)輸出產(chǎn)生一定的穩(wěn)態(tài)誤差。將輸入改為其它類型信號(hào)，如斜坡信號(hào)，觀察大林算法對斜坡輸入響應(yīng)特性。從示波器上將觀察到系統(tǒng)輸出不能完全跟蹤輸入，產(chǎn)生了穩(wěn)態(tài)誤差。因此實(shí)驗(yàn)中D（Z）設(shè)計(jì)是針對階躍輸入信號(hào)的，當(dāng)改變輸入信號(hào)為斜坡，而D（Z）的設(shè)計(jì)方法仍按階躍設(shè)計(jì)，那么系統(tǒng)將不能完全跟蹤輸入，以致產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差。也就是說，針對一種典型輸入函數(shù)設(shè)計(jì)的閉環(huán)脈沖傳

32、函，用于次數(shù)較低的輸入函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)較大的超調(diào)，響應(yīng)時(shí)間也會(huì)增加，用于次數(shù)較高的輸入函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)將不能完全跟蹤輸入，以至產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差。實(shí)驗(yàn)六 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、藥品、器材：LABACT實(shí)驗(yàn)電路、電腦、LABACT軟件 二、實(shí)驗(yàn)要求1編制程序，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。2編制程序，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。 三實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法。2掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)、方向控制技術(shù)。3進(jìn)一步學(xué)習(xí)編制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的軟件設(shè)計(jì)方法。 四、 實(shí)驗(yàn)原理 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，是工業(yè)過程控制和儀表中一種能夠快速啟動(dòng)

33、、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)的執(zhí)行元件。其功用是將電脈沖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是由電脈沖信號(hào)控制的，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量或線位移量與脈沖數(shù)成正比，每給一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度（步距角）或前進(jìn)/倒退一步。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度由輸入的電脈沖數(shù)確定，所以，也有人稱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為一個(gè)數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器。當(dāng)某一相繞阻通電時(shí)，對應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，這時(shí)，如果定子和轉(zhuǎn)子的小齒沒有對齊，在磁場的作用下，由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使轉(zhuǎn)子與定子的齒相互對齊，由此可見，錯(cuò)齒是促使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的原因。四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以四相單四拍、四相雙四拍、四相八拍方式工作時(shí)的脈

34、沖分配表如表6-1，表6-2和表6-3表6-1 四相單四拍脈沖分配表 A B C D N1000N+10100N+20010N+30001  表6-2 四相雙四拍脈沖分配表  A B C D N1100N+10110N+20011N+31001表6-3 四相八拍脈沖分配表 A B C D N1000N+11100N+20100N+30110N+40010N+50011N+60001N+71001如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每一相均停止通電，則電機(jī)處于自由狀態(tài)；若某一相一直通直流電時(shí)，則電機(jī)可以保持在固定的位置上，即停在最后一個(gè)脈沖控制的角位移的終點(diǎn)位置上，這樣，步進(jìn)電動(dòng)

35、機(jī)可以實(shí)現(xiàn)停車時(shí)轉(zhuǎn)子定位。這就是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的自鎖功能。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)處于自鎖時(shí)，若用手旋轉(zhuǎn)它，感覺很難轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用電脈沖進(jìn)行控制的電機(jī)，改變脈沖輸入頻率，就可以改變電機(jī)的速度；改變通電順序，即改變定子磁場旋轉(zhuǎn)的方向，就可以達(dá)到控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)目的.  1運(yùn)行速度的控制圖6-1是四相單四拍方式的脈沖時(shí)序圖，從圖6-1可以看出，當(dāng)改變電脈沖的周期，ABCD四相繞組高低電平的寬度將發(fā)生變化，這就導(dǎo)致通電和斷電的變化率發(fā)生變化，使電機(jī)轉(zhuǎn)速改變，所以調(diào)節(jié)電脈沖的周期就可以控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。     圖6-1  

36、 2運(yùn)轉(zhuǎn)方向的控制從圖6-1仍可看出，步進(jìn)電機(jī)以四相單四拍方式工作時(shí)，按A®B®C®D®A次序通電時(shí)，為正轉(zhuǎn)；如按A®D®C®B®A次序通電時(shí)，為反轉(zhuǎn)。其它工作方式下的方向控制原理相同。 五實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟        1本實(shí)驗(yàn)無需連線，內(nèi)部已連好。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理如下圖所示，其中采用一片74LS273（8位D觸發(fā)器）的低4位輸出Q0-Q3來鎖存步進(jìn)碼值;一片ULN2003AN（7位OC門驅(qū)動(dòng)器）來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。

37、74LS273的片選地址為60H，本實(shí)驗(yàn)采用四相八拍方式。實(shí)驗(yàn)時(shí)請保證擴(kuò)展平臺(tái)正常連接。  圖6-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理2觀測現(xiàn)象：只要運(yùn)行LCAACT程序，選擇控制系統(tǒng)菜單下的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊執(zhí)行后將自動(dòng)加載相應(yīng)源文件，當(dāng)改變功能后，再點(diǎn)擊執(zhí)行即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)模塊，點(diǎn)擊停止步進(jìn)電機(jī)不運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)七溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)一 、實(shí)驗(yàn)要求編寫程序，實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制，使溫度穩(wěn)定在某一給定值上。     圖7-1 溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.鞏固閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念。

38、2.了解閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋量的引入方法。 3.掌握PID算法數(shù)字化的方法和編程。4.了解、掌握消除系統(tǒng)積分飽和的遇限削弱積分法使用方法。三、 實(shí)驗(yàn)說明   1基礎(chǔ)知識(shí)自動(dòng)控制有兩種最基本的形式：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)的精度取決于元器件的精度和特性調(diào)整的精度。當(dāng)內(nèi)外干擾影響不大，并且控制精度要求不高時(shí)，可采用開環(huán)控制方式。前面我們所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，就是一些開環(huán)控制的簡單實(shí)例。閉環(huán)控制又稱為反饋控制，其實(shí)質(zhì)是利用負(fù)反饋來減小系統(tǒng)的誤差。閉環(huán)控制具有自動(dòng)修正被控量偏離給定值的作用，因而可以抑制內(nèi)部干擾和外部干擾引起的誤差，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。按偏差的比例

39、、積分、微分控制（簡稱PID控制）是過程控制中應(yīng)用最廣的一種控制規(guī)則。由PID控制規(guī)則構(gòu)成的PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器是將設(shè)定值U與實(shí)際輸出值Y構(gòu)成控制偏差：e=UY按比例（P）、積分（I）、微分（D）通過線性組合構(gòu)成控制量。PID控制算法的模擬表達(dá)式是：式中，P(t)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；e(t)調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)；Kp調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；Ti調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間；Td調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間；在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)對象特征和控制要求，也可靈活改變其結(jié)構(gòu)，取其一部分構(gòu)成控制，例如：比例（P）調(diào)節(jié)器、比例積分（PI）調(diào)節(jié)器、比例微分調(diào)節(jié)器（PD）等。比例調(diào)節(jié)器是一種最簡單的調(diào)節(jié)器。它具有反應(yīng)快、無滯后的

40、特點(diǎn)，抗干擾，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值附近。但是，對于具有自平衡系統(tǒng)（即系統(tǒng)階躍響應(yīng)為一有限值）的被控對象存在靜差。對于某一給定系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，靜差大小與比例作用的強(qiáng)弱有關(guān)。加大比例系數(shù)可以減小靜差，但KP過大時(shí)，會(huì)使動(dòng)態(tài)質(zhì)量變差，引起控制量振蕩甚至導(dǎo)致閉死不穩(wěn)定。比例積分調(diào)節(jié)器是在比例調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上增加積分調(diào)節(jié)規(guī)律。積分調(diào)節(jié)規(guī)律的實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)器輸出的變化速度與輸入偏差的大小成正比。只要有偏差，調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)就不斷變化，執(zhí)行器就不斷動(dòng)作，直至偏差信號(hào)消除。因此，積分作用能消除比例調(diào)節(jié)器的靜差。但是積分調(diào)節(jié)動(dòng)作緩慢，其調(diào)節(jié)作用總是滯后于偏差信號(hào)的變化。在上述PI調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上再加上微分調(diào)節(jié)

41、環(huán)節(jié)就構(gòu)成了PID調(diào)節(jié)器。微分調(diào)節(jié)作用可以克服積分調(diào)節(jié)作用緩慢性，避免積分作用可能降低系統(tǒng)響應(yīng)速度的缺點(diǎn)。另外，微分調(diào)節(jié)的加入有助于減小超調(diào)、克服振蕩，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在實(shí)際應(yīng)用中，PID調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)分模擬和數(shù)字模擬兩種方法。模擬法就是利用硬件電路實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)規(guī)律。PID數(shù)字模擬法就是對經(jīng)典的模擬PID進(jìn)行數(shù)字模擬，用數(shù)字調(diào)節(jié)器來代替模擬調(diào)節(jié)器。在采樣周期較小時(shí)，數(shù)字模擬PID控制算法是一種較理想的控制算法。2PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)由于DDC（Direct Digital Control）系統(tǒng)是一種時(shí)間離散控制系統(tǒng)。因此，為了用微機(jī)實(shí)現(xiàn)（式7-1）必須將其離散化，用數(shù)字形式的差分方程來代替

42、連續(xù)系統(tǒng)的微分方程：式中：T采樣周期P(n)第n次采樣時(shí)微機(jī)輸出；e(n)第n次采樣時(shí)的偏差值；e(n-1)第n-1次采樣時(shí)的偏差值；n采樣序號(hào)，n=0，1，2，。離散化的PID位置控制算式表達(dá)式為：式中：圖7-2程序框圖確定了KP,KI和KD的值后，實(shí)現(xiàn)（式7-3）的編程框圖如7-2所示。由（式7-3）還可得離散的位置型P控制、PI控制和PD控制的編程表達(dá)式，它們編程框圖也只需在該圖的基礎(chǔ)上稍作刪減即可。     3遇限削弱積分法由于溫度閉環(huán)控制是一種變化十分緩慢的控制系統(tǒng)，因此它很容易產(chǎn)生積分飽和，在積分項(xiàng)的作用下，往往將使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的超

43、調(diào)量和長時(shí)間波動(dòng)。為此，本實(shí)驗(yàn)采用了遇限削弱積分的方法來消除積分飽和。該方法是在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前先設(shè)定一個(gè)積分控制量，在計(jì)算、控制過程中，一旦積分控制量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，它將不再增加。詳見微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用（高等教育出版社，徐大誠等著）按本實(shí)驗(yàn)所規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，可以看出超調(diào)量和波動(dòng)受到了有效的控制。見圖7-4所示。4實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制本實(shí)驗(yàn)機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制系由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（B8）單元和溫控模塊（C3）（包括加熱、冷卻機(jī)構(gòu)和測溫）組成。溫控加熱和冷卻原理見圖7-3。 加熱由72LS273輸出Q5控制，該電壓驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓復(fù)合晶體管TIP122對加熱棒加熱。Q5輸出高電平為加熱，Q5輸出低電平為停止

44、加熱。加熱時(shí)，C3單元的LED燈亮。 冷卻由74LS273輸出Q5控制，Q6輸出高電平時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行冷卻，Q6輸出低電平時(shí)風(fēng)扇停止。 本模塊采用裝在散熱器下的溫度采集晶體管AD590進(jìn)行測溫，當(dāng)溫度為0時(shí)，C3模塊輸出電壓為0V，當(dāng)溫度上升，則輸出電壓線性增加；當(dāng)溫度為76.5時(shí)輸出電壓為+4.98V，該電壓值可在該模塊的IN-0測孔上測到，其輸出值已連到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（B8）的IN-0，用戶無須再連線。由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對其模擬電壓進(jìn)行摸/數(shù)轉(zhuǎn)換，送CPU控制模塊實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制。圖7-3 溫控加熱和冷卻原理圖注：溫控模塊的零位和滿度，在出廠時(shí)已用專用設(shè)備調(diào)整，并用油漆封死，希望用戶不要輕易調(diào)整。

45、  四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟             1. 實(shí)驗(yàn)測孔聯(lián)線：1定時(shí)中斷B9輸出（OUT2）B9輸入（IRQ6）2觀測現(xiàn)象：只要運(yùn)行LCAACT程序，選擇控制系統(tǒng)菜單下的溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出溫度示波器的界面（將自動(dòng)加載相應(yīng)源文件），點(diǎn)擊開始將運(yùn)行；然后設(shè)定溫度參數(shù)和控制系數(shù)后，點(diǎn)擊發(fā)送即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度閉環(huán)控制。該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中“控制系數(shù)”欄的比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd和積分控制量，以及溫度參數(shù)均可由用戶在界面上直接修改，

46、以期獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如在控制過程中欲改變這些系數(shù)和參數(shù)，則改變后，只要再次點(diǎn)擊“發(fā)送”鍵，即可使實(shí)驗(yàn)機(jī)按照新的控制系數(shù)和設(shè)定參數(shù)運(yùn)行。根據(jù)公式計(jì)算所得的控制系數(shù)Kp、Ki、Kd必須乘以100后才能填入“控制系數(shù)”欄的相應(yīng)位置。注：溫度參數(shù)不能為0度。該實(shí)驗(yàn)的顯示界面中：已設(shè)定：Kp=99 ， Ki=5 ，Kd=1 ，積分控制量=30 ，溫度=65 。在控制過程中，實(shí)際溫度經(jīng)數(shù)次振蕩達(dá)到隱定值后，點(diǎn)擊仃止，把時(shí)間軸移至2分/格或更大（在界面的右上角顯示），將觀測到整個(gè)溫度閉環(huán)控制曲線，見圖7-4所示（壓縮了8倍的波形）。運(yùn)行中，改變溫度參數(shù)為1后，再次點(diǎn)擊“發(fā)送”鍵將啟動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行冷卻。

47、圖7-4 溫度閉環(huán)控制曲線附錄 虛擬示波器的使用第一節(jié)虛擬示波器的類型虛擬示波器的類型為了滿足自動(dòng)控制不同實(shí)驗(yàn)的要求我們提供了示波器的三種使用方法。（1）示波器的一般用法（2）幅頻相頻示波器的用法（3）特征曲線的用法  第二節(jié)虛擬示波器的使用一設(shè)置用戶可以根據(jù)不同的要求選擇不同的示波器，具體設(shè)置方法如下：1示波器的一般用法：運(yùn)行LCAACT程序，點(diǎn)擊開始即可當(dāng)作一般的示波器使用。2.  實(shí)驗(yàn)使用：運(yùn)行LCAACT程序，選擇自動(dòng)控制 / 微機(jī)控制 / 控制系統(tǒng)菜單下的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始即可使用本實(shí)驗(yàn)機(jī)配套的虛擬示波器（B3）單元的

48、CH1、CH2測孔測量波形。                                   附-1 虛擬示波器的界面  二示波器的使用1示波器的一般使用       

49、;附-2 虛擬示波器運(yùn)行界面附-2為普通示波器的界面，只要點(diǎn)擊開始，示波器就運(yùn)行了，此時(shí)就可以用實(shí)驗(yàn)機(jī)上CH1和 CH2來觀察波形。CH1和 CH2各有輸入范圍選擇開關(guān)，當(dāng)輸入電壓小于5v-+5v 應(yīng)選用x1檔，如果大于此輸入范圍應(yīng)選用x5擋（表示衰減5倍）。普通示波器中提供了示波和X-Y兩種方式，示波就是虛擬一般示波器的功能，X-Y相當(dāng)于真實(shí)示波器中的X-Y選項(xiàng)，如果需要用X-Y功能，只要選中X-Y選項(xiàng)即可，在自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)五，實(shí)驗(yàn)六，實(shí)驗(yàn)七中必須用X-Y功能。在示波器運(yùn)行時(shí)（示波方式下）可以調(diào)節(jié)電壓量程CH1位移CH2位移和時(shí)間量程。再次點(diǎn)擊開始后，將停止示波器運(yùn)行，即可進(jìn)行波形分析和相關(guān)的測量（只保存當(dāng)前實(shí)驗(yàn)的波形）。1信號(hào)幅值測量：首先應(yīng)拖動(dòng)上下滑