实验报告六剖析

1、课程名称计算机控制技术实验项目名称积分分离PID控制实验开课系（部）及实验室实验日期2016年6月20日学生姓名学号专业班级实验成绩指导教师教师评语：实验成绩评定1实验方法：有创新 有改进缺陷合理2实验结果：-次成功 改进后成功不成功3文字表述： 简明通顺 重复冗长没有实质内容 :4实验态度：严谨认真 循规蹈矩敷衍应付5课堂评价：优秀良好 中等 及格 不及格教师签名：批改时间：年 月 日一、实验目的和要求1、学会PID控制器三个参数的整定方法。2、掌握PID控制参数对系统性能的影响 。3、了解积分分离PID控制的模拟实验调试方法。二、主要仪器设备1、PC机一台、DICE AT2系统软件2、DI

2、CEAT2自动控制原理综合实验箱三、实验操作方法和步骤1、实验原理及线路简介（1）原理如图6 1，R为输人，C为输出，计算机不断采入误差 E,进行积分判别与 PID运算，然后判 结果是否溢出（若溢出则取最大或最小值），最后将控制量输送给系统。图6-1原理图(2 )运算原理PQ控砂见徉尚U(t尸K弍t)+ ypj*i)dt +T七计 h氏。沖妊制器输入，u为妊制器辅岀.用矩阵法亘积分，用向后差分代替瀏分，耳 样冏期肉丁，算法？T 11U(K)=K/EK)+亍Z：Ei)十輕 匡g)-EK-QD1 丨丄Kp * T=Kt EK+EECO 舟葺兀 Eg瓯 K1)i 1丄Uk=F * 备+1 Ei 卡

3、D *电 J1 ILP. K D迈圉沖 -0 9999+ 0 9999.计再机分别用丰目锂三个字节存储BCD码.最低字节存符号，00H为正，01H为负。中间字节存前2位小数，最高字节存末2 位小数。例如系数P为0.1234，I为0.04秒，D为0，则内存为表1 1所示。I地址內容低字节 中间字节高字节2F03HP 12F04H 2F05HOOH12H34HPFO6H2F07HPF08HPF09HD J2F0AH12F0BHHMHOOH00HOOH0H计算机存有初始化程序，把十进制小数转换成二进制小数， 每个小数用两个字节表 示。在控制计算程序中按定点小数进行补码运算，对运算结果有溢出处理。当运

4、算结 果超出00H或FFH时则用极值00H或FFH作为计算机控制输出，在相应的内存中也 存入极值00H与FFH。积分项运算也设有溢出处理，当积分运算溢出时控制量输出取极值， 相应内存中也 存入极值。计算机还用2F00H内存单元所存的值数作为积分运算判定值 Ei，误差E的绝对值小于Ei时 积分，大时不积分。Ei的取值范围：00H7FH。控制量Uk输出至D/A，范围：00HFFH，对应5V+ 4.96V，误差E模入范围 与此相同。(3 )整定调节参数与系统开环增益可用临界比例带法整定参数。设采样周期为50ms，先去掉微分与积分作用，只保留比例控制，增大Kp直至系统等幅振荡，记下振荡周期Tu和振荡时

5、所用比例值 Kpu，按以下公式整定参数。 只用比例调节比例Kp=0.5K 9 = 0_=15耳) 用比例、积分调节Tyy)比例Ki.= EL筋K：严(即弘心、积分时间Tjl 05Tn (即 1= Kp T =o 07K_)Ti 用上匕例租分、徽分调节(T取比例0. 27K14；RP?=Kt= 0.27心积分时间T0.4T卩1= *订 丁 =o 11KR丄IKp * Td徽分时司丁口二卩班即0= =0.36Kpn)PID系数不可过小，因为这会使计算机控制输出也较小，从而使系统量化误差变大， 甚至有时控制器根本无输出而形成死区。这时可将模拟电路开环增益适当减小，而使 PID系数变大。例：PID三个

6、系数都小于0.2，模拟电路开环增益可变为K/5，PID系数 则都相应增大5倍。另一方面PID系数不可等于1,所以整个系统功率增益补偿是由模 拟电路实现。例如若想取P= 5.3,可取0.5300送入，模拟电路开环增益亦相应增大 10 倍。(4 )接线与线路原理图6-2 接线图8253的0UT2定时输出0UT2信号，经单稳整形，正脉冲打开采样保持器的采样开关，负脉 冲启动A/D转换器。系统误差信号 U 19、IN ; U19、OUPU 20、IN7 :采样保持器对系统误差信号进行采样，将 采样信号保持并输出给 A/D第7路输入端IN7。计算溢出显示部分：图4 2虚框内。当计算控制量的结果溢出时，计

7、算机给B 口的PB7输出高电平，只要有一次以上溢出便显示。这部分线路只为观察溢出而设，可以不接，对于控制没有影 响。计算出的2、(5 )采样周期T实验仪8253产生定时信号，定时Tk事先送入2F60H单元，范围是T如果不是10ms的整数倍, 实验程序流程10ms,采样周期 T 为：T = Tk X10ms主程序P ID位重算法為口中断程序图4301HFFH，则采样周期 T的范围为10ms2550ms。按TU 可以取相近的Tk。图6-3流程图3、实验内容与步骤(1) 按图42接线，用短路块将S与ST短接，S11置阶跃档，S12置下档，调W11 使信号周期为6S，调W12约为3V。(2) 装入程序

8、AC4-I.EXE，用U命令查看程序数据段段地址为 0240,在0240: 0000 地址开始存入Tk、Ei、Kp、Ki、Kd (其中Ki = Kd= 0)，启动PID位置式算法程序， 用示波器观察输出。(3) 选不同的Kp，直到等幅振荡，记下Tu和Kpu，Tu填入表41上部。(或Kp取0.99仍不振荡则应增大采样周期或增大模拟电路增益，增大增益可调整图42中电位器R）（4）根据临界比例带法计算PID三参数，修改Kp、Ki、Kd （若系数过大过小可配 合改变模拟电路增益），积分分离值Ei取7FH存入2F00H单元，在输入R为零时启动 程序，对照输入R观察输出C,用示波器测出Mp、ts。（5）

9、改变积分分离值Ei，在输入为零时重新启动程序，对照输入观察输出C，看 Mp、ts有无改善，并记录 Mp、ts。（6） 根据PID三个系数的不同的控制作用，适当加以调整，同时可配合改变EI值,重新存入，在输入为零时启动程序，对照输入观察输出，并记录Mp、ts。按上述方法重复做几次，直到使 Mp20%, tsIS,在表1 1中填入此时的各参数 和结果。（7） 用表1 l中的最佳PID参数，但积分分离值改为7FH并存入，在输入R为零 时启动程序，将参数和结果填入表 12中。已知T = 05H Kpu= 0.905Tu = 0.5S表1-2贡参数EiPIDMPtsI用临畀比例带法整定参数7F0.244

10、30.05960.32480%3SIlffil栏PID参数，但Ei修改3D0.24430.09960,32440%2SII较隹的PID控制参数300.22430.04960.42410%O.PSN用II栏PID参数，Ei为7F7F0.22430.04960.424L5S四、实验结果及分析实验程序：stacksegmentstackBA1DW1999HDW256 DUPallkDW(?)stackENDSXkDW(?)DATAsegmentXXkDW(?)tkDB05HXk_1DW(?)eiDB40HXk_2DW(?)kpDB00H,24H,43HxK_3DW(?)kiDB00H,04H,96H

11、ZZDB04HkdDB00H,42H,40HDATAENDSekbDBOOHCODEsegmentekkDW0000HassumeCS:CODE,DS:DATAkppDW0000HSTART:MOVAX,DATAkiiDW0000HMOVDS,AXkddDW0000HPUSHDSpeieDW0000HXORAX,AXDE1DW0000HMOVDS,AXDE2DW0000HMOVAX,2000H+0FFSET IRQ7IFDW0000HMOVSI,003CHOUTPUTDW 0000HMOVSI,AXMOVAX,2OOOH+OFFSET IRQ6SUBAL,BLMOVSI,0038HJGL1MO

12、VSI,AXNEGALMOVAX,0000HJMPL1MOVSI,003EHFINISH:MOVAL,20HMOVSI,AXOUT20H,ALMOVSI,003AHIRETMOVSI,AXL1:MOVDL,EICLISUBAL,DLPOPDSJGDD6MOVAL,90HMOVDX,KIIOUT63H,ALMOVAX,EKKMOVAL,0A4HCALLMLOUT43H,ALMOVAX,IEMOVAL,2EHADDDX,AXOUT42H,ALMOVIE,DXINAL,21HTESTDH,80HANDAL,3FHJZDD1OUT21H,ALMOVAX,0F000HMOVSI,OFFSET KD+2A

13、NDAL,ALMOVBH,03HSBBDX,AXMOVDI,OFFSET KDD+1JGDD2CALLCHANGEMOVDX,0F000HMOVAL,80HJMPDD4OUT00H,ALDD1:MOVAX,0FFFHMOVBL,01HANDAL,ALAGAIN:STISBBDX,AXHLTJGDD3JMPAGAINDD2MOVDX,IEIRQ6: MOVAL,80HJMPDD5OUT00H,ALDD3:MOVDX,0FFFHMOVAL,00HDD4:MOVIE,DXOUT61H,ALDD5:MOVAX,PEIEMOVAX,0000HADDDX,AXMOVDE2,AXMOVPEIE,DXMOVI

14、E,AXDD6:MOVAX,DE2MOVBL,01HMOVDX,DE1MOVAL,20HMOVDE2,DXOUT20H,ALANDAL,ALIRETSBBDX,AXIRQ7:CALLCYMOVAX,PEIEDECBLADDDX,AXJNZFINISHCALLOUT_PUTCALLLVBOMOVBL,KMOVCL,03HJMPFINISHSARDX,CLML:CMP DX,7FFFHMOVEKK,DXJA ML1MOVAX,DXIMUL DXMOVDX,KPPRETCALLMLML1:PUSH BXMOVPEIE,DXPUSH CXMOVDX,KDDPUSH AXMOVAX,EKKSUB DX,

15、7FFFHCALLMLIMUL DXMOVDE1,DXMOVBX,DXMOVAl EKBMOVCX,AXMOVBL,00HPOPAXMOVDX,7FFFHL10:MOVDX,0FFFHIMULDXMOVAL,80HADDAX,CXOUT 61H,ALADCDX,BXL9:MOVOUTPUT,DXPOPCXL11MOVCL,03HPOPBXSHL DX,CLRETMOVAL,DHCY:INAL,60HADDAL,80HSUBAL,80HOUT00H,ALMOVEKB,ALL12RETMOVSI,OFFSET XK_2CHANGEDECSIMOVDI,OFFSET XK_3MOVCX,SIMOVZ

16、Z,04HINCSIZ1:MOVAX,SIANDAL,ALMOVDI,AXMOVDX,0000HDECSIMOVBL,10HDECSIGO:MOVAL,SIDECDIADDAL,ALDECDIDAADECZZMOVSI,ALJNZ Z1DECSIMOVAX,0000HMOVAL,SIMOVAH,EKBADCAL,ALMOVXK,AXDAARETRCLDX,0001HLVBO: MOVAX,0000HMOVSI,ALMOVALLK,AXINCSIMOVSI,OFFSET BA1DECBLMOVDI,OFFSET XKJNZGOMOVCX,0005HDECSILL1:MOVDX,SIMOVSI,CXMOVAX,DIDECSIINCDITESTBYTE PTRSI,01HINCDIJNZQB1CALLMLFIN:DECDIADDDX,ALLKMOVDI,DXMOVALLK,DXDECSIDECCXDECDIJNZL