湖南工業(yè)大學(xué)計算機控制實驗報告.

1、計算機控制技術(shù)實驗報告學(xué)生姓名劉寶雨班級測控1002班學(xué)號10401600244電氣與信息工程學(xué)院2013年4月20日實驗一 A/D、D/A轉(zhuǎn)換實驗實驗1.1 A/D、D/A轉(zhuǎn)換實驗（1）1 實驗線路原理圖：見圖1 1圖1- 1CPU勺DPCLI信號與ADC080單元電路的CLOCK!連作為ADC080啲時鐘信號。ADC0809芯片輸入選通地址碼 A B C為“1”狀態(tài)，選通輸入通道IN7。通 過電位器 W給A/D變換器輸入-5V+5V的模擬電壓。8253的2#口用于5ms定 時輸出OUT2信號啟動A/D變換器。由8255 口 A為輸入方式。A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通 過A 口采入計算機，送到顯示器上

2、顯示，并由數(shù)據(jù)總線送到 D/A變換器0832的 輸入端。選用CPU的地址輸入信號IOY0為片選信號（CS） , XIOW信號為寫入信號（WR） , D/A變換器的口地址為 00耳調(diào)節(jié) W即可改變輸入電壓，可從顯示器上看 A/D變換器對應(yīng)輸出的數(shù)碼， 同時這個數(shù)碼也是D/A變換器的輸入數(shù)碼。2. A/D、D/A轉(zhuǎn)換程序流程：（見圖1 2）對應(yīng)下面的流程，我們已編好了程序放在CPU的監(jiān)控中，可用U（反匯編）命令查看。而且已將所有控制程序放在光盤中，供教師參考，當(dāng)然對于學(xué)生來說， 應(yīng)讓其自己編寫調(diào)試。圖1-23實驗內(nèi)容及步驟（1）按圖1 1接線。用“短路塊”分別將U1單元中的ST與+5V短接，U4單

3、元中的X與+5V, Z與-5V短接。其它畫“”的線需自行連接。示波器的CH1通道接U15單元的OUT端，連接好后，接通電源。 對U15 D/A轉(zhuǎn)換單元進行調(diào)零。A20000000 :2000 MOV AL0000 :2002 OUT 00,0000 :2004 INT0000 :2005G=0000:2000下(參照圖1 3):按下實驗箱上的復(fù)位鍵，在調(diào)試窗口中出現(xiàn)“ WELCOME TO YOU,輸入如按“ Enter ”鍵80按 “Enter” 鍵AL按 “Enter” 鍵按“ Enter ”鍵按“ Enter ”鍵按“ Enter ”鍵待輸入完成后，用U16單元電壓表毫伏檔監(jiān)測U15D/

4、A轉(zhuǎn)換單元OUT端電壓, 調(diào)節(jié)U15單元103電位器使電壓表顯示“ 00”。禍試窗口fx>WELCOME TO YOU !>A200D>>0000:2000 MOV AL,80>0000:2002 OUT 00rAL>0000.2004 INT>0000:2005>>G=0000:2000>)2004 CCIHT(3) 將U4單元中 W41輸出調(diào)至-5V，執(zhí)行監(jiān)控中的程序(G=FOOO: 1100按Enter”鍵)。如果程序正確執(zhí)行，將在顯示器上顯示“ 00”。參見圖1 4。訶試奄口x|WELCOME TO YOU !>A2口口

5、口>>0000:2000 MOV AL.80 >口0口D:2口D2 OUT 00,AX >0000;2004 INT>0000:2005>>G-OOOQ:2000>>20a4 CCINT>G-F000:1100>>1>00>00>1-1圖1 4(3)將W41依次調(diào)節(jié)，用U16交/直流數(shù)字電壓表分別檢測 A/D的輸入電壓和D/A的輸出電壓。觀察顯示器，記下相應(yīng)的數(shù)碼及D/A的輸出模擬電壓，填入下表 1 1 0模擬輸入電壓（V）顯示器數(shù)碼（H）模擬輸出電壓（V）-4.9300-4.93-3.851A-3.85

6、-2.8933-2.89-1.944C-1.94-0.9766-0.970800+0.91990.91+1.89B31.89+2.88CD2.88+3.83E63.83+4.80FF4.804按圖1 5改接U4輸出丫至U15A/D轉(zhuǎn)換單元輸入IN7的連接，即添加一 個反向放大器，其它線路同圖1 1o圖1-55用U16交/直流數(shù)字電壓表監(jiān)測 A/D的輸入電壓，在0V附近連續(xù)調(diào)節(jié)A/D 的輸入電壓，觀察整理化誤差和量化單位。6測出A/D輸入電壓在0V附近土 5個量化單位的數(shù)值，記錄與之相對應(yīng)的 數(shù)字量，如表1 2所示：表1 2模入 電壓（mV）-196-156.8-117.6-78.4-39.20

7、39.278.4117.6156.8196數(shù)字 量（H）7B7C7D7E7F808182838485AD轉(zhuǎn)換的量化特性圖，如圖1 6所示:圖1-6實驗1.2 A/D、D/A轉(zhuǎn)換實驗（2）1.實驗線路原理圖：見圖1 71N620KS ST OUTUl-SV10K20KIN7D7B C DOCLKZLRQ7CLOCKEQCGATE2PB16PHI?OUT2OPCLKPBJOXICW PBllPB12 IOY0PAQ DOPA7 D7UI3 A/DC：CPUPULPU2WRaOUTINIIN2CS DOD7D/ACOUT I測It點C2測星點圖1-7設(shè)置8255為定時方式，OUT2信號為采樣脈沖，采

8、樣周期 5ms 8255的A 口 為輸入方式，用于采入數(shù)據(jù)。8255的B 口為輸出方式，用于選擇控制雙路輸入 輸出通道。A/D轉(zhuǎn)換單元可對多路模擬量進行轉(zhuǎn)換，這里用6、7兩路分別接入圖1-8計算機控制A/D變換器分時對這兩路模擬信號進行 A/D轉(zhuǎn)換。將轉(zhuǎn)換的數(shù)字 量送至D/A變換器還原成模擬量，并送至兩個采樣保持器。由8255B 口分別控制 兩個采樣保持器的采樣開關(guān)，以保證采樣保持器單元電路中的 OUT1輸出信號與 A/D轉(zhuǎn)換單元Ui3的IN6輸入信號一致；采樣保持器單元電路的OUT21出信號與A/D轉(zhuǎn)換換單元U3的IN7輸入信號一致2 程序流程：見圖19圖1 93 實驗內(nèi)容及步驟(1) 按圖

9、1 7接線，其中畫“”的線需自行連接。將 U1的信號選擇開關(guān) S11放到斜波位置。用短路塊將 U1的S與ST短接。置S12為T3檔，實驗中調(diào) 節(jié)W11電位器，改變信號周期。調(diào) W12使輸出信號不大于5V。(2) 執(zhí)行程序(G=FOOO: 1151 按 “ Enter ”鍵)。(3)本實驗選擇普通示波器，用示波器同時觀察輸入與輸出信號。如果程序正確執(zhí)行，A/D轉(zhuǎn)換單元U13的IN6輸入信號應(yīng)與U15 DA/C單元中的采樣保持 輸出0UT1信號一致，參見圖1-8左圖。U13的IN7輸入信號與U15單元中的采 保持輸出0UT2言號一致，參見圖1-8右圖。(4) 在U15 DA/C轉(zhuǎn)換單元的OUT端用

10、示波器觀察計算機分時控制的輸出波 形。19:46:45819:46:45#實驗二采樣與保持實驗2.1采樣實驗1.實驗線路原理圖(1) 原理：信號發(fā)生器U1單元的OUT端輸出拋物線信號，通過A/D轉(zhuǎn)換單元U13的IN7 端輸入。計算機在采樣時刻啟動 A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量送至教學(xué)機 8255 口 A, 口 A設(shè)成輸入方式。CPU將輸入的數(shù)字量直接送到 D/A轉(zhuǎn)換單元U15,在 U15單元的OUT端則輸出相應(yīng)的模擬信號。如圖2.1 1所示，在時間t以外，計算機輸出零至D/A并使其轉(zhuǎn)換，所以t以外輸出為零。t的時間：10msOUTCPUOUT-U13U15U1A/DCD/AC圖 2.1 1(2

11、) 接線圖：見圖2.1 2。圖 2.1 2(3) 采樣周期T的設(shè)置計算機用8253產(chǎn)生定時中斷信號，定時10ms并在2F60H單元存放倍數(shù)Tk 可取01H- FFH采樣周期T=Tk X 10ms所以T的范圍為10ms-2550ms改變Tk 即可以確定T。2實驗程序流程圖： 見圖2.1 3主程序圖 2.1 33實驗內(nèi)容與步驟(1) 按圖2.1 2連線，其中畫“”的線需自行連接。首先將 U1信號發(fā) 生器單元中的S11置拋物線檔，S12置T3檔。用短路塊短接S與ST。(2) 用示波器觀察U1單元的OUT端的波形，調(diào)W12使其不高于5V,調(diào)W11 使T1周期約2s。（3）選定Tk=04H,將2F60H

12、單元存入Tk值。在調(diào)試窗口輸入：E2F6Q按 “Enter”鍵，待調(diào)試窗口顯示“0000:2F60=CC”從鍵盤輸入04后，按“Enter ”， 即將Tk=04H存入2F60H單元。見下圖。調(diào)試由門因>>>UE匚匚0嵐丘TO YOU 1>E2F60>>0000.2F60-CC_|（4）啟動采樣程序（在調(diào)試窗口輸入G=F000 11A2按“Enter”鍵）。（5） 本實驗選用普通示波器，用示波器對照觀察U1單元的OUT端與U15 單元的OUT端波形，觀察完停機。（6）選擇若干Tk值（可取01H- FFH，重復(fù)（3）、（4）、（ 5），觀察不同采 樣周期T時的輸

13、出波形。（7）調(diào)節(jié)U1信號發(fā)生器單元的 W11使Ti約0.3s，調(diào)W12使其不高于5V, 重復(fù)步驟（3）、（4）、（5）。上機實驗結(jié)果如下圖所示：周期約等于兩秒T=04H時的采樣波形如下：T=FFH時的采樣波形如下:T=04H時的輸出波形如下:T=70H時的輸出波形如下:4 實驗說明通過3中的一些實驗步驟，大家可明顯地觀察到，當(dāng)Tk=01FH26H時，U15單元的OUT端的輸出波形為IN7的采樣波形，但當(dāng)Tk再增大時，U15單元的OUT 端的輸出波形將采樣失真。從這看出，似乎采樣周期T取得越小，對信號恢復(fù)越 有利，一般來說，T必須滿足t A/D+t處理W TW T香農(nóng)/2，在此前提下，T越小越

14、好(t A/D 為A/D轉(zhuǎn)換時間，t處理為計算機對信息進行處理所用的時間)。有人又問，既然 A/D采樣本身具有保持功能，那是不是不管模擬量在A/D轉(zhuǎn)換時變化多大，都可不加保持器呢？不一定，因為A/D在采樣時，對模擬量的 變化頻率有限制。一般在十幾 Hz左右，如果信號變化太快，就會使采樣信號失 真，所以必須加采樣保持器。實驗2.2保持實驗1 實驗原理與線路(1)原理計算機(CPU)用8253定時，在采樣時刻計算機給 A/D器件啟動信號，這時 A/D器件(ADC0809)將模擬器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并通過口 A輸入，計算機直接把這些 數(shù)字量輸出給D/A器件，D/A器件(DAC0832)則輸出相應(yīng)的模擬量，

15、并且一直保 持到輸入新值。原理如圖2.2 1,采樣周期設(shè)置同實驗2.1 0圖 2.2 1無零階保持器的模擬原理圖見圖2.2 2。開關(guān)T合上的時間為10ms采樣周期同實驗2.1。圖 2.2 2(2)實驗接線圖：見圖2.2 3R為輸入，C為輸出。Ui5單元的OUT端為IN7端的離散化信號圖 2.2 32實驗程序流程： 見圖2.1 33實驗內(nèi)容與步驟(1) 按圖2.2 3接線，S11置方波檔，S12置T3檔，調(diào)W12使 U1單元的OUT端輸出為1V方波，調(diào)W11使輸出信號周期為5S。(2) 選Tk為02H,將2F60H單元存入Tk值，見下圖。HELCOiME TO YOU !>n 口 a :0

16、-02V(3) 在調(diào)試窗口，啟動采樣保持程序(G=FOOO: 11E5按“Enter”鍵)。本實驗選用普通示波器，用示波器對照觀察U13單元的IN7與U15單元OUT端波形，停機。(4) 更換Tk，重復(fù)(2)、(3)步驟。(5) 增大Tk,存入2F60H單元，啟動采樣保持程序，觀察輸出 C點波形， 停機。重復(fù)幾次，直至系統(tǒng)不穩(wěn)定，記下 Tk值，并換算出相應(yīng)的采樣周期T,將 實驗結(jié)果填入表2.2 1中。表 2.2 1 (T=TkX 10ms)Tk (H)采樣周期T(s)T= T kX 10ms020.02穩(wěn)定040.04穩(wěn)定080.08穩(wěn)定100.1振蕩說明：當(dāng)Tk=02H時，啟動采樣程序，此時

17、無零階保持器，系統(tǒng)的輸出波形 將失真，因為在計算機控制系統(tǒng)中若無零階保持器將導(dǎo)致控制不穩(wěn)定，即在采樣點間短暫失控，系統(tǒng)輸出波形將失真。（5）在已填入表2.2 1中選取一個Tk值（不要選為01H），Tk存入2F60H 單元，啟動采樣程序（G=F000 11A2），觀察無零階保持器系統(tǒng)C點的輸出波形。（6） 減小輸入信號幅度，增大采樣周期，重復(fù)（2）、（3）步驟，觀察離散 化噪音及系統(tǒng)的輸出。再將S11拔至斜波，拋物線檔，作進一步觀察。上機實驗演示如下圖所示:T=02H時輸出波形如下（發(fā)生失真）將T調(diào)節(jié)為70H時的輸出波形如下:實驗三 積分分離PID控制實驗1.實驗原理及線路簡介（1）原理如圖4

18、1, R為輸入，C為輸出，計算機不斷采入誤差 E,進行積分判別與 PID運算，然后判結(jié)果是否溢出（若溢出則取最大或最小值），最后將控制量輸送 給系統(tǒng)。|1 - I1eI林+ A 43 JS M -1- % |圖3- 1（2）運算原理PID控制規(guī)律為：U(t)=Kpe(t)+ l；e(t) TDde(t)。Ti 1dte(t)控制器輸入；U(t)為控制器輸出。用矩陣法算積分，用向后差分代替微 分，采樣周期為T,算法為：T KtU(K)=KpE(K)+ E(i)半E(K)-E(K-1)ti yTK=Kp E(K)+ K：E(i) Kp；Td E(K)-E(K-1)ti zT簡記為：KUk =P E

19、 k +1 ' Ei +D (E k -E k-i)i 1P、I、D范圍為：-0.9999+0.9999 ,計算機分別用相鄰三個字節(jié)存儲其 BCD 碼。最低字節(jié)存符號，00H為正，01H為負。中間字節(jié)存前2位小數(shù)，最高字節(jié) 存末2位小數(shù)。例有系數(shù)P為0.1234，I為0.04秒，D為0，則內(nèi)存為表4-1 所示。地址內(nèi)容低字節(jié)0002卜卜00H中間字節(jié)P 000*H12H高字節(jié)0004卜卜34H0005H00HI 0006H04H0007HI 00H0008H廠00HD 0009H100H000AH00H表3 1計算機存有初始化程序，把十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)，每個小數(shù)用兩個 字節(jié)表示

20、。在控制計算程序中按定點小數(shù)進行補碼運算，對運算結(jié)果設(shè)有溢出處 理。當(dāng)運算結(jié)果超出00H或FFH時則用極值00H或FFH作為計算機控制輸出，在 相應(yīng)的內(nèi)存中也存入極值 00H與FFH積分項運算也設(shè)有溢出處理，當(dāng)積分運算溢出時控制量輸出取極值，相應(yīng)內(nèi) 存中也存入極值。計算機還用 2F00H內(nèi)存單元所存的值數(shù)作為積分運算判定值 Ei，誤差E有絕對值小于E時積分，大時不積分。Ei的取值范圍：00H-7FH控制量Uk輸出至D/A,范圍：00H- FFH 對應(yīng)一5V+4.96V，誤差Ei模入范圍與此相同（3）整定調(diào)節(jié)參數(shù)與系統(tǒng)開環(huán)增益可用臨界比例法整定參數(shù)。設(shè)采樣周期為50ms先去掉微分與積分作用，只

21、保留比例控制，增大Kp,直至系統(tǒng)等幅振，記者證下振蕩周期 Tu和振蕩時所用 比例值Kpu，按以下公式整定參數(shù)。 只用比例調(diào)節(jié)Kp=0.5Kpu（P=Kp=0.5Kpu） 用比例、積分調(diào)節(jié)（T取1Tu）5比例 Kp=0.36Kpu（即卩 P=Kp=0.36Kpu）積分時間 Ti=1.05Tu（即 1=0.07Kpu）T| 用比例、積分、微分調(diào)節(jié)（T取-Tu）6比例 Kp=0.27Kpu（即卩 P=Kp=0.27Kpu）積分時間Ti=0.4Tu（即1= 牛叮=0.11Kpu）微分時間 Td=0.22Tu（即 D=Kp；Td =0.36Kpu）PID系數(shù)不可過小，因為這會使計算機控制輸出也較小，從而

22、使系統(tǒng)量化誤 差變大，甚至有時控制器根本無輸出而形成死區(qū)。這時可將模擬電路開環(huán)增益適當(dāng)減小，而使PID系數(shù)變大。例：PID三個系數(shù)都小于0.2，模擬電路開環(huán)增益 可變?yōu)镵/5，PID系數(shù)則都相應(yīng)增大5倍。另一方面PID系數(shù)不可等于1,所以 整個系統(tǒng)功率增益補償是由模擬電路實現(xiàn)。例如若想取P=5.3，可取0.5300送入，模擬電路開環(huán)增益亦相應(yīng)增大10倍。（4）接線與線路原理8253的OUT2定時輸出OUT2信號，經(jīng)單穩(wěn)整形，正脈沖打開采樣保持器的采 樣開關(guān)，負脈沖啟動A/D轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)誤差信號 i U14 IN ; U14 OUPU13 IN7 :采樣保持器對系統(tǒng)誤差信 號進行采樣，將采樣信號

23、保持并輸出給A/D第7路輸入端IN7。計算溢出顯示部分：圖42虛框內(nèi)。當(dāng)計算控制量的結(jié)果溢出時，計算機 并口 B的PB17輸出高電平，只要有一次以上溢出便顯示。這部分線路只為觀察 溢出而設(shè)，可以不接，對于控制沒有影響。(5) 采樣周期T計算機8253產(chǎn)生定時信號，定時10ms采樣周期T為：T=Tk X 10msTk事先送入2F60H單元，范圍是01HFFH則采樣周期T的范圍為10ms- 2550ms按Tu計算出的T如果不是10ms的整數(shù)倍，可以取相近的Tk。2實驗程序流程：見圖43主程序(1)按圖4-2接線，用短路塊將S與ST短接，S11置方波檔，S12置T3檔,調(diào)W11使信號周期為5S，調(diào)W

24、12使信號約為3 V 按下實驗箱CPU單元的復(fù)位鍵，從菜單欄選擇“裝入程序”，程序存放路徑為：安裝目錄盤(如 C盤)：TeamkitTKKLTH4-1.EXE，如下圖TEO<T_II I uHu.JUL me.r . EZLJm F'llX K|'"lr：!FZT TC3TTCIICES. EXKKK KL-iTHtE£：.丘JCE I | TMLi 1 .TTtM-N fCX K LT Tiin-m iktc ire I H TJ r-3 *1. ETC IE I ITM3-S- E3CM1 . EKETM£=i 1 .1 KX Ji：I

25、ri rr i tc-wk Trirr s. ote 二Uhhb丄.HKE-Sz-iT"+-年 cn-J ; -Crf«+；i±5用* cxs :選擇指定程序后，會提示裝入程序地址的段地址、偏移量辰疋裝人樫砰的咆J止.>c I丁呂走桎序験入的十云迪_諾片地址E也址|2000阪殆 1確定裝入程序的段地址和偏移量后，會顯示裝入程序的進度，直到出現(xiàn)“完 成”提示，即程序裝載完成。裝入程序 可用U命令查看反匯編程序與數(shù)據(jù),在調(diào)試窗口鍵入（U0000: 2000按 Enter ”鍵）。用D命令查看程序數(shù)據(jù)段段地址為 0240后的數(shù)據(jù)，在調(diào)試窗口鍵入（D0240:000

26、0按“Enter”鍵）。如下圖=WCJLCO-ME TO2 no 0 von- 口口 wft rt C 0 斗口 一raH * E- B 0 口： m? 口zlRiEaA-s 4 OQQQGrlQH DamllIIn- S30M N A A 口召3 益lll.l 厶：£| :=: 芒口書 vvuRd已口口日口a K: cl:IQgc:M 4口口 voo wyc:_ 口口 口 金 口 nr:F7r CICIoDEWyy D 口口 口 口 口 匚 cr 心口口口口口 jt:E 4口口口 HUU N 口 口 口 DS.s:r: 口口口 mm" :口口口皀百藝 口2口 口口 <

27、;9 盂套 :口口 mr- 口口口 aaGJc:LE: D 口口Q口 ilLJRHH 口口九血三益Jla運卑 口口口口 口門：一門F1口 口口口 口口CLJCI-3日 口口口口口門CJCE-Itl- 在 Tk（0240： 0000）、Ei（0240： 0001）、Kp、Ki、Kd（其中取 K=K=0） 的相應(yīng)地址中存入表4-2中的數(shù)據(jù)，P、I、D系數(shù)的內(nèi)存地址和存入方法參見表 4-1的舉例。>EO2<0:oaoo> DZ4 O D O - 5>0240OOOl-407F> 0 口 02 a口 D o0003 -Z 42Z>040口口 口 4 4343>

28、 04 D E » D a>024000-06-04a ID>2409 hrDO:-DZ4O o s - o>024000051-00>0240O 口 DA 4 D O> O S 4 O>OO DB- a注：用E命令編輯指定單元中的數(shù)據(jù)，在調(diào)試窗口輸入E0240: 0000按“ Enter ”鍵，進入修改數(shù)據(jù)狀態(tài)。輸入數(shù)據(jù)后可通過“空格”鍵使地址向高地址方向移動，而“-”鍵使地址向低地址方向移動。修改完后直接按“ Enter ”鍵 退出E命令狀態(tài) 選用普通示波器，在調(diào)試窗口啟動程序(G=0000:2000按“Enter ”鍵), 啟動PID位置式算

29、法程序，調(diào)電位器 R可改變輸出波形，用示波器觀察輸出。選不同的Kp,直到等幅振蕩，記下Tu和Kpu，Tu填入表42上部。(或KP 取0.99仍不振蕩則應(yīng)增大采樣周期或增大模擬電路增益，增大增益可調(diào)整圖42中電位器R)(3) 根據(jù)臨界比例法計算P、I、D三參數(shù)，修改心K、Kd(若系數(shù)過大過小 可配合改變模擬電路增益)，積分分離值E取7FH存入2F00H單元，啟動程序(G=0000:2000),用示波器測出 MP、ts。改變積分分離值E，啟動程序(G=0000:2000),對照輸入觀察輸出C,看 MP、t s有無改善，并記錄M、t So(5)根據(jù)P、I、D三個系數(shù)的不同的控制作用，適當(dāng)加以調(diào)整，同

30、時可配合 改變E值，重新存入，啟動程序(G=0000:2000),對照輸入觀察輸出，記錄 MP、 t So按上述方法重復(fù)做幾次，直到使 MP<20% tsv 1S,在表3 2中填入此時的 各參數(shù)和結(jié)果。(6) 用表3 2中的最佳PID參數(shù)，但積分分離值改為7FH并存入，在輸入信 號R為零時啟動程序，將參數(shù)和結(jié)果填入表 42中。Tk= 05HKPU= 0.905 TU= 0.5S 表3 2參數(shù)項目EPIDMptsI用臨界比例法整定參數(shù)7F0.24430.09960.32480%3SII用1欄PID參數(shù)，但E修改300.24430.09960.32440%2SIII較佳的PID控制參數(shù)300

31、.22430.04960.42410%0.9SIV用II欄PID參數(shù)，E為7F7F0.22430.04960.42440%1.5S依照實驗示波器的輸出如下圖所示:圖1、圖2、實驗四最小拍控制系統(tǒng)1. 實驗原理與線路圖(1)原理見圖5.1 1。R為輸入，C為輸出，計算機對誤差E定時采樣按D(Z)計算輸出控制量U(Z)。圖中K=519:46:452119:46:45#圖 4.1 119:46:45#針對階躍輸入進行計算機控制算法 D(Z)設(shè)計。(2) D(Z)算法U(Z)為輸出，有:采樣周期T=1S, E(Z)為計算機輸入,19:46:4522D(Z)=U(Z)E(Z)19:46:45#K0 K1

32、Z J K2Z - K3Z -1231P1ZP2ZP3Z式中Ki與Pi取值范圍：-0.99990.9999，計算機分別用相鄰三個字節(jié)存 儲其BCD碼。最低字節(jié)符號，00H為正，01H為負。中間字節(jié)存前2位小數(shù)，最 高字節(jié)存末2位小數(shù)。例有系數(shù)0.1234，則內(nèi)存為：地址2F00H00H2F01H12H2F02H34H內(nèi)容系數(shù)存儲安排如表5.1 1表 5.1 10101H-010DH0102H K0103H010EH0104H0105H K0106H0107H0108H K0109H0110H0111H0114H010AH010BH K010CH將D(Z)式寫成差分方程，則有:U<=K)E

33、k+K1Ek-1+K>Ek-2 + KjE<-3-P1U<-1-P2U|<-2-P3U<-3式中EkEk-3,誤差輸入；UKUK-3，計算機輸出計算機運算溢出處理，當(dāng)計算機控制輸出超過 00H- FFH時(對應(yīng)于模擬量 -5V+5V)，則計算機輸出相應(yīng)的極值00H或FFH同時在相應(yīng)的內(nèi)存單元也存 入極值。(3)模擬電路的參數(shù)整定被控對象有模擬電路，電路中所接電阻、電容參數(shù)有一定誤差，所以應(yīng)加以 整定，可先整定慣性環(huán)節(jié)，再整定積分環(huán)節(jié)，應(yīng)使二者串聯(lián)時盡量接近所給傳遞 函數(shù)。整定方法參見注1。19:46:4524(4) 接線(如圖5.1 2所示)8253 2#輸出0U

34、T2信號，經(jīng)單穩(wěn)整形，正脈沖打開采樣保持器的采樣開關(guān)， 負脈沖啟動A/D變換器。系統(tǒng)誤差信號E U4 IN2、U14 0UT2>U15 IN7 :采樣保持器對系統(tǒng)誤差 信號進行采樣，將采樣信號保持并輸出給 A/D第7路輸入端。計算溢出顯示部分：圖5.1 2虛框內(nèi)。當(dāng)計算控制量的結(jié)果溢出時，計算 機給口 B的PB17輸出高電平，只要有一次以上溢出便顯示。這部分線路只為觀 察溢出而設(shè)，可以不接，對于控制沒有影響。(5) 采樣周期TCPU的8253產(chǎn)生定時信號，定時10ms采樣周期T為:T=TKX 10msTk需事先送入2F60H單元，取值范圍：01HFFH對應(yīng)的范圍：10mp2550ms 例

35、如當(dāng)T=1S有：T(s) 1Tk=一 =100=64H0.01(s)0.010.實驗程序流程見圖 5.1 3主程序;等待中斷及中斷返回處理系數(shù)轉(zhuǎn)換、接口初始化中斷申請<A 口中斷程序圖 4.1 33.實驗內(nèi)容與步驟 按圖5.1 2連線，S11置方波檔，S12置下檔，調(diào) W12使 U1單元的OUT 端輸出為2.5V的方波，調(diào) W11約為6S。裝入程序TH5-1.EXE后，可分別用U命令、D命令查看反匯編程序與數(shù)據(jù)。 用E命令編輯、修改指定單元中的數(shù)據(jù)，0100F單元存入64Ho具體過程可參照 實驗四的修改方法。 m試但口岡>WELCX>ME TO YOU !>E0241:

36、OOOQ> >02410000-6464>0241OODlOQ >02410002-0054>0241:00D3-0D34>02 410 0 Q4 " 0 001>02410005-0074>02 4 1ODG-OD34>02410007=0000>0241:ODS-OD20>0241=?？?gt;0241D0DA-00 O>0241ODB-OD00>02 41000C-0000>0241ODD-00 1>0241OOaEL-OD20>0241000F-0026>0241:01O-0D01>2410011-0071>02410012-0074>