计算机控制技术实验报告2.docVIP

中南大学 计算机控制技术实验报告 信息 院 专业 班 组 姓名 学号 指导老师 实验日期 2013 年 月 日 实验名称 温度闭环控制系统的设计和实现 一、实验目的 1．了解温度闭环控制系统的构成。 2．掌握PID 控制规律，并且用算法实现。 二、实验仪器设备 PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块，烤箱一台(选件) 三、实验内容、实验电路、实验步骤及数据处理 1.实验原理 温度闭环控制系统实验的系统方框图如下： 根据上述系统方框图，硬件线路图设计如下，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好。 上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX 的I/O 管脚P1.4，输出PWM 脉冲经驱 动后控制烤箱或温度单元，“OUT1”表示386EX 内部1＃定时器的输出端，定时器输出的 方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的7 号中断 (采样中断)。 实验中，使用了10K 热敏电阻作为测温元件，温度变化，电阻值变换，经转换电路变 换成电压信号，由模数转换器进行转换，转换完成产生采样中断，在中断程序中读取数字 量，构成反馈量，在参数给定的情况下，经PID 运算产生相应的控制量，最后由系统的 “DOUT0”端输出PWM 脉冲信号，经驱动电路驱动烤箱 (温度范围室温～200℃) 或温度 单元 (温度范围室温～70℃) 加热或关断，使温度稳定在给定值。其中系统定时器定时 10ms，一方面作为A/D 的定时启动信号，另一方面作为系统的采样基准时钟。 温度闭环控制系统实验的参考程序流程图如下： 2.实验步骤 1．按流程图6.2-3、4、5 编写程序，再编译，链接。参考程序名称为：ACC6-2-1.ASM。 2．按图6.2-2 接线，检查无误后开启设备电源。 3．装载程序，打开专用图形界面，运行程序并观察波形，分析其响应特性。 4．若不满意，改变参数积分分离值IBAND、比h例系数KPP、积分系数KII、微分系 数 KDD 的值后再观察其响应特性，选择一组较好的控制参数并记录下来。 5．注意：在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0 的状态应保持 上次的状态。当DOUT0 为1 时，烤箱或温度单元将停止加热；当DOUT0 为0 时，烤箱 或温度单元将满功率加热，如果长时间让烤箱或温度单元处于全功率加热状态，可能会导 致烤箱或温度单元损坏，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0 的排线拔掉或按系 统复位键。 实验程序参数表 符号 单位 取值范围 名称及作用 TS 10mS 00H～FFH 采样周期:决定数据采集处理快慢程度 SPEC ℃ 14H～FAH 给定:即要求烤箱达到的温度值 IBAND 0000H～007FH 积分分离值：PID 算法中积分分离值 KPP 1/4096 倍 0000H～1FFFH 比例系数：PID 算法中比例项系数值 KII 10mS 0001H～1FFFH 积分系数：PID 算法中积分项系数值 KDD 10mS 0000H～1FFFH 微分系数：PID 算法中微分项系数值 CH1 00H～FFH 通道1 值：示波器功能中所显示值需放入此单元中然后再调用UT_COM 发送子程序 CH2 00H～FFH 通道2 值：(同上) YK ℃ 0014H～00FAH 反馈值：通过热敏电阻反馈算出的烤箱温度值 CK 00H～FFH 控制量：PID 算法产生用于控制的量 TKMARK 00H～01H 采样标志位 ADMARK 00H～01H A/D转换结束标志位 ADVALUE 00H～FFH A/D 转换结果寄存单元 TC 00H～FFH 采样周期变量 FPWM 00H～01H PWM 脉冲中间标志位 CK_1 00H～FFH 控制量变量：记录上次控制量值 EK_1 0000H～FFFFH PID 偏差：E(K) = SPEC(K)－YK(K) AEK_1 0000H～FFFFH △E(K) = E(K)－E(K-1) BEK 0000H～FFFFH △2E(K) = △E(K)－△E(K-1) AAA 00H～FFH 用于PWM 脉冲高电平时间计算 VAA 00H～FFH AAA变量 BBB 00H～FFH 用于PWM 脉低冲电平时间计算 VBB 00H～FFH BBB变量 R0----R8 PID 计算用变量