计算机控制验指导书.doc

计算机控制技术实验指导书 辽宁科技大学电信学院 汤秀琴 王克成 张志华 目 录 前言………………………………………………………………………………II 实验要求…………………………………………………………………………III 实验一 A/D与D/A转换实验…………………………………………………1 实验二 D（S）离散化方法的研究……………………………………………3 实验三 数字PID控制算法的研究……………………………………………8 实验四 数字滤波器……………………………………………………………14 实验五 串级控制算法的研究…………………………………………………18 实验六 最少拍控制算法的研究………………………………………………22 实验七 具有纯滞后系统的大林控制…………………………………………27 实验八 单容水箱液位定值控制系统………………………………………………30 实验九 步进电机转速控制……………………………………………………33 前 言 计算机控制技术是自动化、自动控制、电子技术、电器技术、仪器仪表等专业教学中一门重要的专业课。要完成这门课程的教学任务，就应进行必要的教学实验，以指导学生理论联系实际，在实验中加深对计算机控制技术的理解。 计算机控制技术的主要任务是： 1．通过实验进一步了解和掌握计算机控制技术的基本概念，控制系统的分析方法和设计方法。 2. 学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术。 3. 提高应用计算机的能力和水平，这也是应用本实验系统的特色之一。 为提高学生的实验技能，结合配套的计算机控制技术教学实验软件增加了综合性和设计性实验内容。目的是培养学生用理论知识和实验手段解决科学技术中实际问题的能力。实验过程中学生可自由组合单元，自主编制程序。充分发挥学生的主观能动性和创造性，提高学生工程实践能力和科学研究能力。 2006年9月13日 实验要求 1.实验预习： 实验前必须认真预习实验指导书及其相关的理论知识，作好充分准备。对于设计性实验和综合性实验，学生必须在实验前拿出设计方案，以其达到预期的目标，写出预习报告。让指导老师检查合格的方可进行实验。 2.实验进行： 学生进入实验室，要保持室内整洁安静。按照预习报告进行实验。实验中需要改接线的，应关掉电源后才能拆、接线。实验时应注意观察，若发现有异常现象，应立即关掉电源，保持现场并报告指导老师处理。 3.实验数据： 实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果、数据、波形。所记录的实验结果经指导老师审阅后再拆除实验线路。 4.实验报告： 要求学生独立完成实验报告，不许抄袭或请人代劳。报告内容包括实验目的、实验设备、实验内容、实验电路图、实验数据及计算公式、实验思考题等。要求文字书写整齐清洁。 5.未尽事项由实验教师和认课教师协商决定。 实验一 A/D与D/A转换 一、实验目的 1．通过实验了解实验系统的结构与使用方法； 2．通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。 二、实验设备 1．THBDC-1型 控制理论·计算机控制技术实验平台 2．THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根) 3．PC机1台(含上位机软件“THBDC-1”) 三、实验内容 1．输入一定值的电压，测取模数转换的特性，并分析之； 2．在上位机输入一十进制代码，完成通道的数模转换实验。 四、AD/DA转换原理 数据采集卡采用“THBXD”USB卡，该卡在进行A/D转换实验时，输入电压与二进制的对应关系为：-10～10V对应为0～16383(A/D转换为14位)。其中0V为8192。其主要数据格式如下表所示(采用双极性模拟输入)： 输入 AD原始码(二进制) AD原始码(十六进制) 求补后的码(十进制) 正满度 01 1111 1111 1111 1FFF 16383 正满度－1LSB 01 1111 1111 1110 1FFE 16382 中间值（零点） 00 0000 0000 0000 0000 8192 负满度+1LSB 10 0000 0000 0001 2001 1 负满度 10 0000 0000 0000 2000 0 而DA转换时的数据转换关系为：-5～5V对应为0～4095(D/A转换为12位)，其数据格式(双极性电压输出时)为： 输入 D/A数据编码 正满度 1111 1111 1111 正满度－1LSB 1111 111