【文章內(nèi)容簡介】 器采樣輸入，然后進(jìn)行數(shù)字濾波處理，去除干擾，最后送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成模擬量C 輸出。實驗步驟及結(jié)果1. 參照流程圖分別編寫一階慣性和四點加權(quán)程序，檢查無誤后編譯、鏈接。2. 接線，檢查無誤后開啟設(shè)備電源。調(diào)節(jié)正弦波使其周期約為2S，調(diào)信號源單元使其產(chǎn)生周期為100ms 的干擾信號(從“NC”端引出)，調(diào)節(jié)接線圖中的兩個47K 電位器使正弦波幅值為3V。3. 分別裝載并運行程序，運行前可將“TK”加入到變量監(jiān)視中，方便實驗中觀察和修改。用示波器觀察R 點和C 點，比較濾波前和濾波后的波形。一階慣性:Tk=01Tk=084. 如果濾波效果不滿意，修改參數(shù)，再運行程序，觀察實驗效果。參數(shù)Tk 16進(jìn)制Ts (ms) 1a a A1 A2 A3 A4 濾波前后正弦幅值比濾波前后干擾幅值比項目一階慣性01 5 10 90 3/3 08 40 10 90 3/ 四點加權(quán)01 5 30 30 20 20 3/3 08 40 30 30 20 20 3/3 不適當(dāng)?shù)膽?yīng)用數(shù)字濾波反而會降低控制效果，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。在實際應(yīng)用中，對于參數(shù)變化緩慢的 (如溫度) 可用慣性濾波，對于參數(shù)變化快的信號可用加權(quán)平均濾波。實驗二 開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)字程序控制數(shù)字PWM 發(fā)生器和直流電機(jī)調(diào)速控制一、實驗?zāi)康恼莆彰}寬調(diào)制 (PWM) 的方法。二、實驗內(nèi)容用程序?qū)崿F(xiàn)脈寬調(diào)制，并對直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。三、實驗設(shè)備PC 機(jī)一臺，TDACC+實驗系統(tǒng)一套，i386EX 系統(tǒng)板一塊四、實驗原理與步驟1．PWM (Pulse Width Modulation) 簡稱脈寬調(diào)制 () 。即，通過改變輸出脈沖的占空比，實現(xiàn)對直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。VH VL 2．實驗線路圖：圖中畫“○”的線需用戶在實驗中自行接好，其它線系統(tǒng)已連好。圖中，“DOUT0”表示386EX 的I/O ，輸出PWM 脈沖經(jīng)驅(qū)動后控制直流電機(jī)。本實驗中，由系統(tǒng)產(chǎn)生1ms 的定時中斷。在中斷處理程序中完成PWM 脈沖輸出。最后通過控制計算機(jī)的數(shù)字量輸出端DOUT0 引腳來模擬PWM 輸出，并經(jīng)達(dá)林頓管輸出驅(qū)動直流電機(jī)，實現(xiàn)脈寬調(diào)制。3．參考流程圖實驗參考程序：請參照隨機(jī)軟件中的example 。實驗步驟1．，編寫相應(yīng)的主程序及PWM 子程序，檢查無誤后編譯、鏈接。2． 接線，檢查無誤后開啟設(shè)備的電源。3．裝載程序，將全局變量TK (PWM 周期) 和PWM_T ( 占空比)加入監(jiān)視，以便實驗過程中修改。4．運行程序，觀察電機(jī)運行情況。5．終止程序運行，加大脈沖寬度，即將占空比PWM_T 變大，重復(fù)第3 步，再觀察電機(jī)的運行情況，此時電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)加快。電機(jī)每轉(zhuǎn)動一圈，“HR”端(霍爾元件的輸出端)就會輸出一個脈沖，用虛擬儀器中示波器的一路表筆測“HR”端的脈沖信號可算出電機(jī)此時的轉(zhuǎn)速。Tk=0C8H。 PWM_T=14H。FPWM=01H。HRTk=0C8H。 PWM_T=32H。FPWM=01H。6．注意：在程序調(diào)試過程中，有可能隨時停止程序運行，此時DOUT0 的狀態(tài)應(yīng)保持上次的狀態(tài)。當(dāng)DOUT0 為1 時，直流電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動；當(dāng)DOUT0 為0 時，直流電機(jī)將全速轉(zhuǎn)動，如果長時間直流電機(jī)處于全速轉(zhuǎn)動，可能會導(dǎo)致電機(jī)單元出現(xiàn)故障，所以在停止程序運行時，最好將連接DOUT0 的排線拔掉或按系統(tǒng)復(fù)位鍵。五、實驗思考題本實驗中是通過改變脈沖的占空比，周期T 不變的方法來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的，還有什么辦法能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)該怎么實現(xiàn)？答：由U=（Ton*Uref）/T公式可以看出除了以上方式，可以通過改變參考電壓大小的方式或者周期T均改變的方式實驗三 數(shù)字PID閉環(huán)控制按閉環(huán)系統(tǒng)誤差信號的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器簡稱為PID調(diào)節(jié)器 (也叫PID控制器)。它是在連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PID控制算法可以用計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)了，而這進(jìn)一步拓寬了PID調(diào)節(jié)器的應(yīng)用領(lǐng)域，出現(xiàn)了各種新型數(shù)字PID控制器。本章將從多個方面來開展數(shù)字PID控制器的實驗研究。數(shù)字PID控制算法 在模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，PID算法表達(dá)式為： 在計算機(jī)系統(tǒng)中，離散的數(shù)字PID算法可以表示為位置式PID控制算式，或增量式PID控制算式。位置式PID控制算式為： T：采樣周期，k：采樣序號，u (k)：第k次采樣調(diào)節(jié)器輸出，e (k)：第k次采樣誤差值，e (k－1)：第 (k－1) 次采樣誤差值增量式PID控制算式為： 增量式與位置式相比具有以下優(yōu)點：1．增量式算法與最近幾次采樣值有關(guān)，不需要進(jìn)行累加，因此，不易產(chǎn)生累積誤差，控制效果較好。2．增量式中，計算機(jī)只輸出增量，誤動作 (計算機(jī)故障或干擾) 影響小。3．在位置式中，由手動到自動切換時，必須使輸出值等于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的初始值，而增量式只與本次的誤差值有關(guān)，更易于實現(xiàn)手動到自動的無擾動切換。4．增量式控制算法因其特有的優(yōu)點在控制系統(tǒng)中應(yīng)用比位置式更加廣泛。積分分離法PID控制一、實驗?zāi)康?．了解PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。2．學(xué)習(xí)湊試法整定PID參數(shù)。3．掌握積分分離法PID控制規(guī)律二、實驗設(shè)備PC機(jī)一臺，TD－ACC＋實驗系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊三、實驗原理和內(nèi)容－1－1是一個典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖，其硬件電路原理及接線圖可設(shè)計如下，圖中畫“○”的線需用戶在實驗中自行接好，對象需用戶在運放單元搭接。－2上圖中，控制計算機(jī)的“OUT1”表示386EX內(nèi)部1＃定時器的輸出端，定時器輸出的方波周期＝定時器時常，“IRQ7”表示386EX 內(nèi)部主片8259的7號中斷，用作采樣中斷，“DIN0”表示386EX的I/，在這里作為輸入管腳用來檢測信號是否同步。這里，系統(tǒng)誤差信號E通過模數(shù)轉(zhuǎn)換單元“IN7”端輸入