2016计算机控制实验pptppt课件

计算机控制实验 指导教师 王艳 计算机控制实验 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验六直流电机闭环控制实验 实验二数字PID控制器设计与仿真 实验一数字滤波器的设计与仿真 实验一数字滤波器的设计 掌握由模拟滤波器设计数字滤波器各种近似方法 设计数字滤波器的仿真程序 比较不同方法设计的数字滤波器的特性 实验目的 实验一数字滤波器的设计 设模拟滤波器传递函数模型为 分别用六种方法求数字滤波器传函D z 中各系数填入表1 数字滤波器输入输出关系为 1 用六种方法设计数字滤波器 实验一数字滤波器的设计 上式中 f为正弦信号频率 为采样角频率 采样周期 为信号初始相位 2 用Matlab编写正弦输入信号及数字滤波器输入输出关系仿真程序 单位正弦信号的数学模型为 3 在计算机上实现数字滤波仿真 实验一数字滤波器的设计 根据滤波器系数 用下列三种方法设计MATLAB仿真程序 1双线性变换 2零阶保持器 3频域法 选正弦信号频率f 0 1 0 5 1 2 3 15Hz采样频率fs 50 100Hz 将仿真结果频率特性填入表二 并对其仿真结果进行分析 实验一数字滤波器的设计 MATLAB实验例程 u hz input nU HZ 输入信号频率forQ 179 180i 0 399 u sin 2 pi u hz i 3 Q 180 pi y 1 0 fori 2 400y i 19 y i 1 21 1 21 u i u i 1 换不同算法endY Q 180 max y endYY max Y 信号采集的最大幅值QQ find Y YY 180 最大幅值对应的相角度数 双线性方法求取最大值 实验一数字滤波器的设计 实验报告要求 用六种设计方法求D z 并将对应系数填入表1 计算频率特性填入表2并进行比较 记录仿真结果于表3并与表2比较 实验后对采样定理的理解 数字滤波器有相移 且输入输出都是离散值 仿真时如何才能得到其最大幅值 实验二数字PID控制系统设计与仿真 掌握采样系统对象Z传递函数的列写 熟悉数字PID控制参数整定方法 实验目的 掌握PID全量和增量控制算法 并进行比较 通过编程设计数字仿真程序 确定PID最佳参数 实验二数字PID控制系统设计与仿真 式中 L 0 2秒 T1 2秒 T2 0 5秒 采样周期为 0 4秒 分别采用增量和全量方法进行系统仿真 调整参数 达到较好的控制效果 实验二数字PID控制系统设计与仿真 数字PID控制系统框图如下 图中 r k 为给定信号 v k 为干扰信号 G z 为工业过程的Z传递函数 实验二数字PID控制系统设计与仿真 用已知对象 求阶跃响应飞升特性 根据飞升特性 计算PID参数 设计仿真程序 阶跃输入 有阀位限制 分别进行增量或全量仿真 实验步骤 阶跃输入 无有阀位限制 进行增量及全量仿真 实验二数字PID控制系统设计与仿真 实验二数字PID控制系统设计与仿真 参数设置见matlab软件 实验二数字PID控制系统设计与仿真 实验二数字PID控制系统设计与仿真 实验二数字PID控制系统设计与仿真 实验二数字PID控制系统设计与仿真 实验二数字PID控制系统设计与仿真 根据下列公式由飞升特性数据求出g k 最大值 根据下列公式计算PID参数 实验二数字PID控制系统设计与仿真 SIMULINK仿真实例 无阀限PID控制算法仿真结构图 实验二数字PID控制系统设计与仿真 有阀位限制PID增量算法仿真结构 阀限值可适当增大至5 实验二数字PID控制系统设计与仿真 无阀位限制PID增量算法仿真结构 实验二数字PID控制系统设计与仿真 实验二数字PID控制系统设计与仿真 增量与全量比较哪种效果好 为什么 计算机实验设备简介 AEDK labACT是采用模块式结构 可构造各种型式和阶次的模拟环节和控制对象 同时以微处理器为平台实现计算机控制技术的实验教学 核心系统 8088微处理器 通过RS232总线与上位机通讯 函数发生器 信号测量 阶跃信号发生器 运算模拟单元 虚拟示波器 外围控制对象等组成 计算机实验设备简介 下图是实验系统操作面板和虚拟示波器 实验三模拟输入 输出实验 熟悉模拟输入 输出通道的硬件结构 掌握计算机接口的测试方法 了解实验设备结构 熟悉实验设备操作 读懂实验程序内容 实验目的 实验三模拟输入 输出实验 实验三模拟输入 输出实验 单极性A D转换接线图 双极性A D转换接线图 调用实验机软件 微机控制 二 模 数转换 界面测量转化的数字电压 调用实验机软件 微机控制 二 模 数转换 界面测量转化的数字电压 实验步骤1 实验三模拟输入 输出实验 实验步骤2 单极性D A转换接线图 双极性D A转换接线图 操作 1 打开文件DA c 修改程序中count数值 即D A要转换的数字量 范围是0 x00 0 xff 2 编译 执行 编译 编译并连接 下载 执行 调试 加载调试 运行 执行 调试 全速运行 在D1数码管上显示转换后电压 3 反复修改程序count数值 重复操作2 用D1输入信号测量按钮 切换观察0 5V 5 5V运行结果 实验三模拟输入 输出实验 实验报告要求 从理论分析 ADC0809芯片最小数字量对应模拟量输出LSB为多少伏 写出A D转换中模拟输入与数字量输出的关系式 在表1 2 3 中添写相应的实验数据 数字量与模拟量的对应公式是什么 从理论分析 数模转换8位D A的最小分辨率是多少 实验四模拟滤波与数字滤波实验 掌握模拟 数字滤波器设计实现方法 分析滤波器幅值和相角的理论值与测量值区别 比较不同方法设计的数字滤波器的特性 实验目的 实验四模拟滤波与数字滤波实验 根据设计模拟滤波器原理图 实验内容1 模拟滤波器 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验内容2 数字滤波器 真对实验系统设计一阶数字滤波程序 输入与输出关系 分别用保持器等效法和双线性变换法完成的一阶数字滤波器设计 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验步骤1 放大器环节A3输入电阻 k 10 20 50 100 200反馈电阻 k 10 20 100反馈电容 uf 有三个可并联1uf电容放大器环节A6输入电阻 k 10 20 30 50 100 500反馈电阻 k 10 50 300反馈电容 uf 有四个可并联1uf电容 利用已知放大器相关阻容设计模拟滤波器 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验步骤3 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验步骤4 执行 输入正弦信号并调节信号幅值A与频率f Hz 进行实验 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验步骤5 在软件界面中 打开Filter c 修改数字滤波系数 因系统采用定点数 所以需将系数变成整数 例 a1 0 9 b0 0 b1 0 1则设 Td 8 Td 2 5ms 采样周期为20msaa 9 aa a1 KYbb 0 bb b0 KYcc 1 cc b1 KYKY 10 数字滤波系数的设置 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验步骤6 数字滤波器接线框图 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验步骤6 将 B5 信号发生器 的SIN正弦波 与 B3虚拟滤波器的CH1 连接 将 B2的OUT2测孔 与 B3虚拟滤波器的CH2 连接 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验步骤6 6分别使用保持器等效法和双线性变换法完成一阶数字滤波 在表2中填写理论值和实验数据 4在 工具 双迹示波器 界面上按 开始 启动程序5幅值 相角测试方法与模拟滤波器相同 实验四模拟滤波与数字滤波实验 一阶滤波器实验波形示例 实验四模拟滤波与数字滤波实验 实验报告要求 将实验数据填入表1 并复制f 1Hz时双迹示波器实验波形 分别使用双线性变换法和保持器等效法完成一阶数字滤波器测试 在表2中填写理论值和实验数据 设计模拟滤波环节 画出原理图 复制f 1Hz时双线性变换法和保持器双迹示波器的实验波形 实验五数字PID控制实验 了解数字PID控制的基本原理 熟悉数字PID控制参数整定方法 并通过实验确定PID参数 掌握增量控制及防积分饱和PID控制方法 实验目的 通过实验提升理论知识的理解 锻炼实践能力 实验五数字PID控制实验 实验五数字PID控制实验 在模拟对象输入端加阶跃响应信号 测试飞升特性曲线 通过阶跃输入实验辨识方法确认和 在实际工程中PID控制多用于带时延的一阶或二价惯性环节组成的工控对象 其传递函数是 实验五数字PID控制实验 再根据所选采样周期确定PID参数 实验五数字PID控制实验 实验五数字PID控制实验 实验五数字PID控制实验 实验五数字PID控制实验 增量和防积分饱和PID控制曲线示例 增量PID控制曲线 防积分