計算機測控實驗指導書

1、目 錄第一部分 THKKL-6型 使用說明書1第一章 系統(tǒng)概述1第二章 硬件的組成及使用3第三章 計算機控制技術基礎實驗6實驗一 A/D與D/A轉換6實驗二 數(shù)字PID調節(jié)器算法的研究8實驗三 單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)12實驗四 步進電機轉速控制系統(tǒng)15實驗五 單閉環(huán)溫度恒值控制系統(tǒng)17附 錄 上位機軟件使用流程19第一部分 使用說明書第一章 系統(tǒng)概述“THKKL-6”型控制理論及計算機控制技術實驗箱是我公司結合教學和實踐的需要而進行精心設計的實驗系統(tǒng)。適用于高校的控制原理、計算機控制技術等課程的實驗教學。該實驗箱具有實驗功能全、資源豐富、使用靈活、接線可靠、操作快捷、維護簡單等優(yōu)點。 實驗箱的硬件

2、部分主要由直流穩(wěn)壓電源、低頻信號發(fā)生器、階躍信號發(fā)生器、交/直流數(shù)字電壓表、電阻測量單元、示波器接口、CPU（51單片機）模塊、單片機接口、步進電機單元、直流電機單元、溫度控制單元、通用單元電路、電位器組等單元組成。數(shù)據(jù)采集部分采用USB2.0接口，它可直接插在IBM-PC/AT 或與之兼容的計算機USB通訊口上，有4路單端A/D模擬量輸入，轉換精度為12位；2路D/A模擬量輸出，轉換精度為12位；上位機軟件則集中了虛擬示波器、信號發(fā)生器、Bode圖等多種功能于一體。在實驗設計上，控制理論既有模擬部分的實驗，又有離散部分實驗；既有經(jīng)典控制理論實驗，又有現(xiàn)代控制理論實驗；計算機控制系統(tǒng)除了常規(guī)的

3、實驗外，還增加了當前工業(yè)上應用廣泛、效果卓著的模糊控制、神經(jīng)元控制、二次型最優(yōu)控制等實驗；第二章 硬件的組成及使用一、直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源主要用于給實驗箱提供電源。有+5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/2.0A四路，每路均有短路保護自恢復功能。它們的開關分別由相關的鈕子開關控制，并由相應發(fā)光二極管指示。其中+24V主要用于溫度控制單元。實驗前，啟動實驗箱左側的電源總開關。并根據(jù)需要將+5V、±15V、+24V鈕子開關拔到“開”的位置。實驗時，通過2號連接導線將直流電壓接到需要的位置。二、低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器主要輸出有正弦信號、方波信號、斜坡信號和拋物

4、線信號四種波形信號。輸出頻率由上位機設置，頻率范圍0.1 Hz 100Hz。可以通過幅度調節(jié)電位器來調節(jié)各個波形的幅度，而斜坡和拋物波信號還可以通過斜率調節(jié)電位器來改變波形的斜率。三、鎖零按鈕鎖零按鈕用于實驗前運放單元中電容器的放電。使用時用二號實驗導線將對應的接線柱與運放的輸出端連接。當按下按鈕時，通用單元中的場效應管處于短路狀態(tài)，電容器放電，讓電容器兩端的初始電壓為0V；當按鈕復位時，單元中的場效應管處于開路狀態(tài)，此時可以開始實驗。四、階躍信號發(fā)生器階躍信號發(fā)生器主要提供實驗時的階躍給定信號，其輸出電壓范圍約為-15V+15V，正負檔連續(xù)可調。使用時根據(jù)需要可選擇正輸出或負輸出，具體通過“

5、階躍信號發(fā)生器”單元的鈕子開關來實現(xiàn)。當按下自鎖按鈕時，單元的輸出端輸出一個可調的階躍信號(當輸出電壓為1V時，即為單位階躍信號)，實驗開始；當按鈕復位時，單元的輸出端輸出電壓為0V。注：單元的輸出電壓可通過實驗箱上的直流數(shù)字電壓表來進行測量。五、電阻測量單元可以通過輸出的電壓值來得到未知的電阻值，本單元可以在實驗時方便地設置電位器的阻值。當鈕子開關撥到×10K位置時，所測量的電阻值等于輸出的電壓值乘以10，單位為千歐。當鈕子開關撥到×100K位置時，所測量的電阻值等于輸出的電壓值乘以100，單位為千歐。注：為了得到一個較準確的電阻值，應該選擇適當?shù)臋n位，盡量保證輸出的電壓

6、與1V更接近。六、交/直流數(shù)字電壓表交/直流數(shù)字電壓表有三個量程，分別為200mV、2V、20V。當自鎖開關不按下時，它作直流電壓表使用，這時可用于測量直流電壓；當自鎖開關按下時，作交流毫伏表使用，它具有頻帶寬（10Hz400KHz）、精度高（1K Hz時：±5）和真有效值測量的特點，即使測量窄脈沖信號，也能測得其精確的有效值，其適用的波峰因數(shù)范圍可達到10。七、通用單元電路通用單元電路具體有“通用單元1”“通用單元6”、“反相器單元”和“系統(tǒng)能控性與能觀性分析”等單元。這些單元主要由運放、電容、電阻、電位器和一些自由布線區(qū)等組成。通過不同的接線，可以模擬各種受控對象的數(shù)學模型，主要

7、用于比例、積分、微分、慣性等電路環(huán)節(jié)的構造。一般為反向端輸入，其中電阻多為常用阻值51K、100K、200K、510K；電容多在反饋端，容值為0.1uF、1uF、10uF。以組建積分環(huán)節(jié)為例，積分環(huán)節(jié)的時間常數(shù)為1s。首先確定帶運放的單元，且其前后的元器件分別為100K、10uF（T=100K×10uF=1s），通過觀察“通用單元1”可滿足要求，然后將100K和10uF通過實驗導線連接起來。實驗前先按下“鎖零按鈕”對電容放電，然后用2號導線將單位階躍信號輸出端接到積分單元的輸入端，積分電路的輸出端接至反向器單元，保證輸入、輸出方向的一致性。然后按下“鎖零按鈕”和階躍信號輸出按鈕，用示

8、波器觀察輸出曲線，其具體電路如下圖所示。八、非線性單元由一個含有兩個單向二極管并且需要外加±15V直流電源，可研究非線性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性和非線性系統(tǒng)。其中10K電位器由電位器組單元提供。電位器的使用可由2號導線將電位器引出端點接入至相應電路中。但在實驗前先斷開電位器與電路的連線，用萬用表測量好所需R的阻值，然后再接入電路中。九、采樣保持器它采用“采樣-保持器”組件LF398，具有將連續(xù)信號離散后再由零階保持器輸出的功能，其采樣頻率由外接的方波信號頻率決定。使用時只要接入外部的方波信號及輸入信號即可。十、單片機控制單元主要用于計算機控制實驗部分，其作用為計算機控制算法的執(zhí)行。主要由單片機

9、（AT89S52）、AD采集（AD7323，四路12位，電壓范圍：-10V+10V）和DA輸出（LTC1446，兩路12位，電壓范圍：-10V+10V）三部分組成。發(fā)光二極管可顯示AD轉換結果（由具體程序而定）。十一、實物實驗單元包括溫度控制單元、直流電機單元和步進電機單元，主要用于計算機控制技術實驗中，使用方法詳見實驗指導書。十二、數(shù)據(jù)采集卡 采用ADUC7021和CY68013芯片組成，支持4路AD（-10V+10V）采集，兩路DA（-10V+10V）輸出。采樣頻率為40K，轉換精度為12位，配合上位機可進行常規(guī)信號采集顯示、模擬量輸出、頻率特性分析等功能。注意事項：1每次連接線路前要關閉

10、電源總開關。2按照實驗指導書連接好線路后，仔細檢查線路是否連接正確、電源有無接反。如確認無誤后方可接通電源開始實驗。第二部分 實驗指導書 計算機控制技術基礎實驗實驗一 A/D與D/A轉換一、實驗目的1通過實驗了解實驗系統(tǒng)的結構與使用方法；2通過實驗了解模擬量通道中模數(shù)轉換與數(shù)模轉換的實現(xiàn)方法。二、實驗設備1THKKL-6型 控制理論及計算機控制技術實驗箱；2 PC機1臺(含軟件“THKKL-6”、“Keil uVision3”及“Easy 51Pro”)；351單片機下載線4USB數(shù)據(jù)線；三、實驗內容1輸入一定值的電壓，測取模數(shù)轉換的特性，并分析之；2在程序輸入一個要得到的電壓值，完成通道的數(shù)

11、模轉換實驗。3. 編寫A/D與D/A的轉換程序四、實驗步驟1啟動實驗箱的“電源總開關”，打開+5V、±15V電源。將“階躍信號發(fā)生器”單元輸出端連接到“單片機控制單元”的“AI1”通道，同時將“單片機控制單元”的“AO1”輸出端連接到示波器接口單元的“通道1”輸入端；2將“階躍信號發(fā)生器”的輸入電壓調節(jié)為1V；3啟動計算機，打開軟件“Keil uVision3”，打開“實驗01AD電壓轉換ex01.Uv2”工程文件閱讀并理解程序，編譯；4連接好下載線，打開“Easy 51Pro”軟件，下載實驗程序；5打開“THKKL-6”軟件的虛擬示波器，選擇通道1并進行采集；6調節(jié)階躍信號的大小，

12、然后繼續(xù)觀察AD轉換器的轉換結果；7實驗結束后，退出實驗軟件，關閉實驗箱電源。五、附 錄編程實現(xiàn)測試信號的產(chǎn)生編寫單片機程序可實現(xiàn)各種典型信號的產(chǎn)生，如正弦信號，方波信號，斜坡信號，拋物線信號等。其函數(shù)表達式分別為：1) 正弦信號 ，2) 方波 3) 斜坡信號4) 拋物線信號六、思考題1、當模擬輸入電壓在+10V-10V范圍時，計算A/D轉換器最低有效位代表的電壓值；量化誤差是多少?2、觀察疊加了尖脈沖干擾的正弦信號和經(jīng)過高通濾波后的信號，計算高通濾波器的低頻截止頻率實驗二 數(shù)字PID調節(jié)器算法的研究一、實驗目的1學習并熟悉常規(guī)的數(shù)字PID控制算法的原理；2學習并熟悉積分分離PID控制算法的原

13、理；3掌握具有數(shù)字PID調節(jié)器控制系統(tǒng)的實驗和調節(jié)器參數(shù)的整定方法。二、實驗設備1THKKL-6型 控制理論及計算機控制技術實驗箱；2 PC機1臺(含軟件“THKKL-6”、“Keil uVision3”及“Easy 51Pro”)；351單片機下載線4USB數(shù)據(jù)線；三、實驗內容1利用本實驗箱，設計并構成一個用于混合仿真實驗的計算機閉環(huán)實時控制系統(tǒng)；2采用常規(guī)的PI和PID調節(jié)器，構成計算機閉環(huán)系統(tǒng)，并對調節(jié)器的參數(shù)進行整定，使之具有滿意的動態(tài)性能；3對系統(tǒng)采用積分分離PID控制，并整定調節(jié)器的參數(shù)。四、實驗原理在工業(yè)過程控制中，應用最廣泛的控制器是PID控制器，它是按偏差的比例（P）、積分（

14、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)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)生過大的超調量，這對某些生產(chǎn)過程是不允許的。因此在工業(yè)生產(chǎn)中常用改進的PID算法，如積分分離PID算法，其思想是當被控量與設定值偏差較大時取消積分控制；當控制量接近給定值時才將積分作用投入，以消除靜差，提高控制精度。這樣，既保持了積分的作用，又減小了超調量。五、實驗步驟1實驗接線1.1 按圖2-1和圖2-2連接一個二階被控對象閉環(huán)控制系統(tǒng)的電路；1.2 用導線將該電路的輸入端連接到單片機控制單元的“AO1”輸出

15、端，電路的輸出端與單片機控制單元的“AI1”和示波器單元的“通道1”輸入端相連；1.3 待檢查電路接線無誤后，打開電源總開關，并按下鎖零按鈕使其處于“鎖零”狀態(tài)；2程序運行2.1 打開電源開關，啟動計算機，運行所有實驗軟件；2.2 打開“實驗04位置式PID”的工程文件，閱讀并理解程序。然后編譯、下載程序；2.3 彈起鎖零按鈕使其處于“解鎖”狀態(tài)，用虛擬示波器觀察輸出端的響應曲線。結束本次實驗后按下鎖零按鈕使其處于“鎖零”狀態(tài)； 2.4 參考步驟2.2、2.3，用同樣的方法分別運行增量式PID和積分分離PID實驗程序，用虛擬示波器觀察輸出端的響應曲線；2.5 實驗結束后，退出實驗軟件，關閉實驗

16、箱電源。注： 程序每次開始運行時會先延時一段時間（一般5秒左右），目的是讓電容有充足的放電時間，使實驗不受影響。 每次重新進行實驗時要先按下鎖零按鈕，再對單片機進行復位，然后彈起鎖零按鈕進行實驗。六、實驗報告要求1繪出實驗中二階被控對象在各種不同的PID控制下的響應曲線。2編寫積分分離PID控制算法的程序。3. 編寫增量式PID控制算法的程序七、思考題1. 該實驗中被控對象是什么？有什么特點？2. 試敘述帶積分分離的PID控制算法的特點和應用的場合。3. 位置式PID算式與增量式算式有何區(qū)別？各有什么優(yōu)缺點？4. 數(shù)字PID調節(jié)器的參數(shù)Kp 、Ti 、Td和采樣周期T對系統(tǒng)響應有何影響？參數(shù)的

17、整定使用什么方法？八、附錄1被控對象的模擬與計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)的構成圖2-1 數(shù)-模混合控制系統(tǒng)的方框圖圖中信號的離散化通過數(shù)據(jù)采集卡的采樣開關來實現(xiàn)。被控對象的傳遞函數(shù)為： 它的模擬電路圖如下圖所示圖2-2 被控二階對象的模擬電路圖2常規(guī)PID控制算法常規(guī)PID控制位置式算法為對應的Z傳遞函數(shù)為式中：Kp-比例系數(shù)Ki=積分系數(shù)，T采樣周期Kd微分系數(shù)其增量形式為 3積分分離PID控制算法系統(tǒng)中引入的積分分離算法時，積分分離PID算法要設置分離閾E0：當 e(kT)E0時，采用PID控制，以保持系統(tǒng)的控制精度。當 e(kT)>E0時，采用PD控制，可使p減小。積分分離PID控制算法為：

18、式中Ke稱為邏輯系數(shù)：當 e(k)E0時， Ke=1當 e(k)>E0時， Ke=0對應的控制方框圖為圖2-3 上位機控制的方框圖圖中信號的離散化是由數(shù)據(jù)采集卡的采樣開關來實現(xiàn)。4數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定在模擬控制系統(tǒng)中，參數(shù)整定的方法較多，常用的實驗整定法有：臨界比例度法、階躍響應曲線法、試湊法等。數(shù)字控制器參數(shù)的整定也可采用類似的方法，如擴充的臨界比例度法、擴充的階躍響應曲線法、試湊法等。下面簡要介紹擴充階躍響應曲線法。擴充階躍響應曲線法只適合于含多個慣性環(huán)節(jié)的自平衡系統(tǒng)。用擴充階躍響應曲線法整定PID參數(shù)的步驟如下： 數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，讓系統(tǒng)處于開環(huán)工作狀態(tài)下，將被調量調

19、節(jié)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來。 記錄被調量在階躍輸入下的整個變化過程，如下圖所示。 在曲線最大斜率處作切線，求得滯后時間和被控對象時間常數(shù)Tx，以及它們的比值Tx/，然后查下表確定控制器的KP、Ki、Kd及采樣周期T?？刂贫瓤刂坡蒚KPTiTd1.05PI0.10.84Tx/3.4PID0.051.15Tx/2.00.451.2PI0.20.78Tx/3.6PID0.161.0Tx/1.90.551.5PI0.50.68Tx/3.9PID0.340.85Tx/1.620.82擴充階躍響應曲線法通過測取響應曲線的、Tx參數(shù)獲得一個初步的PID控制參數(shù)，然后在此基礎上通過部分參數(shù)的調節(jié)（試湊）使

20、系統(tǒng)獲得滿意的控制性能。實驗三 單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)一、實驗目的1掌握用PID控制規(guī)律的直流調速系統(tǒng)的調試方法；2了解PWM調制、直流電機驅動電路的工作原理。二、實驗設備1THKKL-6型 控制理論及計算機控制技術實驗箱；2 PC機1臺(含軟件“THKKL-6”、“Keil uVision3”及“Easy 51Pro”)；351單片機下載線4USB數(shù)據(jù)線；三、實驗原理直流電機在應用中有多種控制方式，在直流電機的調速控制系統(tǒng)中，主要采用電樞電壓控制電機的轉速與方向。功率放大器是電機調速系統(tǒng)中的重要部件，它的性能及價格對系統(tǒng)都有重要的影響。過去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大機或可控硅（晶閘管）

21、?，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的靜摩擦等優(yōu)點。PWM調制與晶體管功率放大器的工作原理：1PWM的工作原理圖13-1 PWM的控制電路上圖所示為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，其內部電路結構及各引腳如圖13-2所示，它采用恒頻脈寬調制控制方案，其內部包含有精密基準源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護電路等。調節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個幅度相等、頻率相等、相位相互錯開180度、占空比可調的矩形波（即PWM信號）。它適用

22、于各開關電源、斬波器的控制。2功放電路直流電機PWM輸出的信號一般比較小，不能直接去驅動直流電機，它必須經(jīng)過功放后再接到直流電機的兩端。該實驗裝置中采用直流15V的直流電壓功放電路驅動。3反饋接口在直流電機控制系統(tǒng)中，在直流電機的軸上貼有一塊小磁鋼，電機轉動帶動磁鋼轉動。磁鋼的下面中有一個霍爾元件，當磁鋼轉到時霍爾元件感應輸出。4直流電機控制系統(tǒng)如圖13-3所示，由霍耳傳感器將電機的速度轉換成電信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡變換成數(shù)字量后送到計算機與給定值比較，所得的差值按照一定的規(guī)律（通常為PID）運算，然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸出控制量，供執(zhí)行器來控制電機的轉速和方向。圖13-2 SG3525內部結構圖13-

23、3 直流電機控制系統(tǒng)四、實驗步驟1實驗接線用導線將直流電機單元05V的“+”輸入端接到單片機控制單元的“AO1”的輸出端，同時將“霍耳輸出”端接到單片機接口的“T0”和示波器接口的“通道1”處；將驅動模塊輸出端與電機連接，注意正負要對應連接。用導線24V的“”與“GND”連在一起。2程序運行2.1 打開電源開關，打開電源開關，啟動計算機，運行所有實驗軟件；2.2 打開“實驗13 直流閉環(huán)調速系統(tǒng)”的工程文件，閱讀并理解程序。然后編譯、下載程序；2.3用示波器觀察“霍耳輸出”的曲線，觀察直流電機的運行情況，當直流電機的轉速穩(wěn)定在設定值后，計算出頻率；注：由于電機加了3個小磁鋼，所以計算出的頻率值

24、的三分之一為電機一秒的轉數(shù)。2.4重新配置P、I、D的參數(shù)或改變算法的運行步長，并再次運行算法程序，觀察直流電機的運行情況；2.5 實驗結束后，退出實驗軟件，關閉實驗箱電源。五、實驗報告要求1畫出直流電機控制系統(tǒng)的方框圖。2分析P、I、D控制參數(shù)對直流電機運行的影響。實驗四 步進電機轉速控制系統(tǒng)一、實驗目的1了解步進電機的工作原理；2理解步進電機的轉速控制方式和調速方法；二、實驗設備1THKKL-6型 控制理論及計算機控制技術實驗箱；2 PC機1臺(含軟件“THKKL-6”、“Keil uVision3”及“Easy 51Pro”)；351單片機下載線4USB數(shù)據(jù)線；三、實驗原理1步進電機工作

25、原理簡介：步進電機是一種能將電脈沖信號轉換成機械角位移或線位移的執(zhí)行元件，它實際上是一種單相或多相同步電機。電脈沖信號通過環(huán)形脈沖分配器，勵磁繞組按照順序輪流接通直流電源。由于勵磁繞組在空間中按一定的規(guī)律排列，輪流和直流電源接通后，就會在空間形成一種階躍變化的旋轉磁場，使轉子轉過一定角度(稱為步距角)。在正常運行情況下，電機轉過的總角度與輸入的脈沖數(shù)成正比；電機的轉速與輸入脈沖頻率保持嚴格的對應關系， 步進電機的旋轉同時與相數(shù)、分配數(shù)、轉子齒輪數(shù)有關；電機的運動方向由脈沖相序控制。因為步進電機不需要A/D轉換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉化成為角位移，它被認為是理想的數(shù)控執(zhí)行元件。故廣泛應用于數(shù)控

26、機床、打印繪圖儀等數(shù)控設備中。不過步進電機在控制的精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)的閉環(huán)控制的直流伺服電動機。在精度不是需要特別高的場合，可以使用步進電機，以發(fā)揮其結構及驅動電路簡單、可靠性高和成本低的特點。伴隨著不同數(shù)字化技術的發(fā)展以及步進電機本身技術的提高，步進電機將會在更多的領域得到應用?，F(xiàn)在比較常用的步進電機有反應式步進電機、永磁式步進電機、混合式步進電機和單相式步進電機等。其中反應式步進電機的轉子磁路是由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉矩?，F(xiàn)階段反應式步進電機應用最廣泛。2步進電機驅動電路原理步進電機和普通電機的區(qū)別主要就在于其脈沖驅動的形式，必須使

27、用專用的步進電機驅動控制器。正是這個特點，步進電機可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術相結合。圖14-1 步進電機系統(tǒng)的驅動框圖如圖14-1 所示，它一般有脈沖發(fā)生單元、脈沖分配單元、功率驅動單元保護和反饋單元組成。除功率驅動單元以外，其他部分越來越趨向于用軟件來實現(xiàn)。3軟件控制方法（并行控制）并行控制是指用硬件或軟件方法實現(xiàn)脈沖分配器的功能，它輸出的多相脈沖信號，經(jīng)功率放大后驅動電機的各相繞組，其框圖如圖14-2所示。圖14-2 步進電機軟件控制框圖該實驗系統(tǒng)中的脈沖分配器由軟件實現(xiàn)的，由數(shù)據(jù)采集卡中的DO1DO4作為并行驅動驅動，驅動四相反應式步進電機。四、實驗步驟1實驗接線將單片機控制單元中的D0D

28、3分別接到步進電機單元的A、B、C和D輸出端；2程序運行2.1 打開電源開關，打開電源開關，啟動計算機，運行所有實驗軟件；2.2 打開“實驗14 步進電機控制”的工程文件，閱讀并理解程序。然后編譯、下載程序；2.3 觀察步進電機的運行情況；2.4 更改延時時間，再次編譯、下載程序，觀察步進電機的運行情況；2.5 實驗結束后，退出實驗軟件，關閉實驗箱電源。五、實驗報告要求1畫出步進電機轉速控制系統(tǒng)的方框圖。2根據(jù)實驗程序編寫四相八拍方式的程序。實驗五 單閉環(huán)溫度恒值控制系統(tǒng)一、實驗目的1理解溫度閉環(huán)控制的基本原理；2了解溫度傳感器的使用方法；3學習溫度PID控制參數(shù)的配置。二、實驗設備1THKK

29、L-6型 控制理論及計算機控制技術實驗箱；2 PC機1臺(含軟件“THKKL-6”、“Keil uVision3”及“Easy 51Pro”)；351單片機下載線4USB數(shù)據(jù)線；三、實驗原理1溫度驅動部分該實驗中溫度的驅動部分采用了直流15V的驅動電源，控制電路和驅動電路的原理與直流電機相同，直流24V經(jīng)過PWM調制后加到加熱器的兩端。2溫度測量端（溫度反饋端）溫度測量端（反饋端）一般為熱電式傳感器，熱電式傳感器式利用傳感元件的電磁參數(shù)隨溫度的變化的特性來達到測量的目的。例如將溫度轉化成為電阻、磁導或電勢等的變化，通過適當?shù)臏y量電路，就可達到這些電參數(shù)的變化來表達溫度的變化。在各種熱電式傳感器

30、中，已把溫度量轉化為電勢和電阻的方法最為普遍。其中將溫度轉換成為電阻的熱電式傳感器叫熱電偶；將溫度轉換成為電阻值大小的熱電式傳感器叫做熱電阻，如銅電阻、熱敏電阻、 Pt 電阻等。銅電阻的主要材料是銅，主要用于精度不高、測量溫度范圍（50150）不大的的地方。而鉑電阻的材料主要時鉑，鉑電阻物理、化學性能在高溫和氧化性介質中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測溫元件和作為溫度標準。鉑電阻與溫度的關系在0630.74以內為 RtR0（1atbt2）式中 Rt溫度為t 時的溫度；R0溫度為0時的電阻； t任意溫度；a、b為溫度系數(shù)。本實驗系統(tǒng)中使用了Pt100作為溫度傳感器。在實際的溫度測量中，常用電橋作為熱電阻的測量電阻。在如圖15-1中采用鉑電阻作為溫度傳感器。當溫度升高時，電橋處于不平衡，在a，b兩端產(chǎn)生與溫度相對應的電位差；該電橋為直流電橋。圖15-1 溫度測量及放大電路4溫度控制系統(tǒng)與實驗十三的直流