北京科技大學_計算機控制實驗報告

1、計算機控制技術實驗報告學 院 自動化學院 專業(yè)班級    自1303 同組成員 姓  名   學  號  2016年 6月目 錄實驗一 過程通道和數據采集處理3一、輸入與輸出通道31. AD 轉換實驗42. DA 轉換實驗17二、信號的采樣與保持201. 零階保持實驗20三、數字濾波241. 一階慣性實驗24實驗二 開環(huán)系統(tǒng)的數字程序控制29數字PWM 發(fā)生器和直流電機調速控制29一、實驗目的29二、實驗容29三、實驗所用儀表及設備29四、實驗原理及步驟29五、思考題33實驗三 數字PID閉環(huán)控

2、制33數字PID控制算法33積分分離法PID控制34簡易工程法整定PID 參數41擴充臨界比例度法42擴充響應曲線法43實驗一 過程通道和數據采集處理為了實現(xiàn)計算機對生產過程或現(xiàn)場對象的控制，需要將對象的各種測量參數按要求轉換成數字信號送入計算機；經計算機運算、處理后，再轉換成適合于對生產過程進行控制的量。所以在微機和生產過程之間，必須設置信息的傳遞和變換的連接通道，該通道稱為過程通道。它包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數字量輸入通道、數字量輸出通道。模擬量輸入通道：主要功能是將隨時間連續(xù)變化的模擬輸入信號變換成數字信號送入計算機，主要有多路轉化器、采樣保持器和A/D 轉換器等組成。模擬量

3、輸出通道：它將計算機輸出的數字信號轉換為連續(xù)的電壓或電流信號，主要有D/A 轉換器和輸出保持器組成。數字量輸入通道：控制系統(tǒng)中，以電平高低和開關通斷等兩位狀態(tài)表示的信號稱為數字量，這些數據可以作為設備的狀態(tài)送往計算機。數字量輸出通道：有的執(zhí)行機構需要開關量控制信號 (如步進電機)，計算機可以通過I/O 接口電路或者繼電器的斷開和閉合來控制。輸入與輸出通道本實驗教程主要介紹以A/D 和D/A 為主的模擬量輸入輸出通道，A/D 和D/A 的芯片非常多，這里主要介紹人們最常用的ADC0809 和TLC7528。一、實驗目的1學習A/D 轉換器原理及接口方法，并掌握ADC0809 芯片的使用2學習D/

4、A 轉換器原理及接口方法，并掌握TLC7528 芯片的使用二、實驗容1編寫實驗程序，將5V +5V 的電壓作為ADC0809 的模擬量輸入，將轉換所得的8 位數字量保存于變量中。2編寫實驗程序，實現(xiàn)D/A 轉換產生周期性三角波，并用示波器觀察波形。三、實驗設備PC 機一臺，TD-ACC+實驗系統(tǒng)一套，i386EX 系統(tǒng)板一塊四、實驗原理與步驟1A/D 轉換實驗ADC0809 芯片主要包括多路模擬開關和A/D 轉換器兩部分，其主要特點為：單電源供電、工作時鐘CLOCK 最高可達到1200KHz 、8 位分辨率，8 個單端模擬輸入端，TTL 電平兼容等，可以很方便地和微處理器接口。TD-ACC+教

5、學系統(tǒng)中的ADC0809 芯片，其輸出八位數據線以及CLOCK 線已連到控制計算機的數據線及系統(tǒng)應用時鐘1MCLK (1MHz) 上。其它控制線根據實驗要求可另外連接 (A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0IN7)。根據實驗容的第一項要求，可以設計出如圖1.1-1 所示的實驗線路圖。單次階躍 模數轉換單元 控制計算機圖1.1-1 上圖中，AD0809 的啟動信號“STR”是由控制計算機定時輸出方波來實現(xiàn)的?！癘UT1” 表示386EX 部1定時器的輸出端，定時器輸出的方波周期定時器時常。圖中ADC0809 芯片輸入選通地址碼A、B、C 為“1”狀態(tài)，選通輸入通道IN7；通過單次階躍單元的

6、電位器可以給A/D 轉換器輸入5V +5V 的模擬電壓；系統(tǒng)定時器定時1ms 輸出方波信號啟動A/D 轉換器，并將A/D 轉換完后的數據量讀入到控制計算機中，最后保存到變量中。參考流程：主程序 圖1.1-2 參考程序：請參照隨機軟件中的example 目錄中ACC1-1-1.ASM 文件實驗步驟與結果：(1) 打開聯(lián)機操作軟件，參照流程圖，在編輯區(qū)編寫實驗程序。檢查無誤后編譯、。(2) 按圖1.1-1 接線 (注意：圖中畫“o”的線需用戶自行連接)，連接好后，請仔細檢查，無錯誤后方可開啟設備電源。(3) 裝載完程序后，系統(tǒng)默認程序的起點在主程序的開始語句。用戶可以自行設置程序起點，可先將光標放

7、在起點處，再通過調試菜單項中設置起點或者直接點擊設置起點圖標，即可將程序起點設在光標處。(4) 加入變量監(jiān)視，具體步驟為：打開“設置”菜單項中的“變量監(jiān)視”窗口或者直接點擊“變量監(jiān)視”圖標，將程序中定義的全局變量“AD0AD9”加入到變量監(jiān)視中。在查看菜單項中的工具欄中選中變量區(qū)或者點擊變量區(qū)圖標，系統(tǒng)軟件默認選中寄存器區(qū)，點擊“變量區(qū)”可查看或修改要監(jiān)視的變量。(5) 在主程序JMP AGAIN 語句處設置斷點。具體操作為：先將光標置于要設斷點的語句，然后在調試菜單項中選擇“設置斷點/刪除斷點(B)”或者直接點擊“設置斷點/刪除斷點”圖標，即可在本語句設置或刪除斷點。(6) 打開虛擬儀器菜單

8、項中的萬用表選項或者直接點擊萬用表圖標，選擇“電壓檔”用示波器單元中的“CH1”表筆測量圖1.1-1 中的模擬輸入電壓“Y”端，點擊虛擬儀器中的“運行”按鈕，調節(jié)圖1.1-1 中的單次階躍中的電位器，確定好模擬輸入電壓值。-5V(7) 做好以上準備工作后，運行程序(打開“調試”菜單項中的“運行到斷點/運行”或者點擊“運行到斷點/運行”圖標)，程序將在斷點處停下，查看變量“AD0AD9”的值，取平均值記錄下來，改變輸入電壓并記錄，最后填入表1.1-1 中。表中“( )”中的數字量供參考。表1.1-1 模擬輸入電壓 (V) 對應的數字量 (H)5 014 1A3 342 4D1 660 7F1 9

9、92 B53 CE4 E85 FF本節(jié)實驗僅僅就軟件的相關功能做簡單介紹，該軟件的具體操作與說明請詳見本實驗教程的“第1 部分第4 章聯(lián)機軟件說明”。 具體情況如下面截圖所示（因為電壓波動，電壓取近似值-5V+5V）： 圖1.1-3.實驗測量過程實驗數據與參考數據基本吻合2D/A 轉換實驗本實驗采用TLC7528 芯片，它是8 位、并行、兩路、電壓型輸出數模轉換器。其主要參數如下：轉換時間100ns ，滿量程誤差1/2 LSB ，參考電壓10V +10V ，供電電壓+5V +15V，輸入邏輯電平與TTL 兼容。實驗平臺中的TLC7528 的八位數據線、寫線和通道選擇控制線已接至控制計算機的總線

10、上。片選線預留出待實驗中連接到相應的I/O 片選上，具體如圖1.1-3。實驗步驟及結果： (1) 參照流程圖 1.1-4 編寫實驗程序，檢查無誤后編譯、并裝載到控制計算機中。(2) 運行程序，用示波器觀測輸出波形。圖1.1-6 以上電路是TLC7528 雙極性輸出電路，輸出圍5V +5V ?！癢101”和“W102”分別為A 路和B 路的調零電位器，實驗前先調零，往TLC7528 的A 口和B 口中送入數字量80H， 分別調節(jié)“W101”和“W102”電位器，用萬用表分別測“OUT1 ”和“OUT2 ”的輸出電壓，應在0mV 左右。參考流程： 主程序圖1.1-4參考程序：請參照隨機軟件中的ex

11、ample 目錄中的ACC1-1-2.ASM 文件。圖1.1-6 示波器的輸出波形信號的采樣與保持一、實驗目的1熟悉信號的采樣和保持過程2學習和掌握香農 (采樣) 定理3學習用直線插值法和二次曲線插值法還原信號二、實驗容1編寫程序，實現(xiàn)信號通過A/D 轉換器轉換成數字量送到控制計算機，計算機再把數字量送到D/A 轉換器輸出。2編寫程序，分別用直線插值法和二次曲線插值法還原信號。三、實驗設備PC 機一臺，TD-ACC+實驗系統(tǒng)一套，i386EX 系統(tǒng)板一塊四、實驗原理與步驟零階保持香農 (采樣) 定理：若對于一個具有有限頻譜 (|W|<Wmax) 的連續(xù)信號f (t)進行采樣，當采樣頻率滿

12、足 Ws2Wmax 時，則采樣函數f*(t) 能無失真地恢復到原來的連續(xù)信號f(t)。Wmax 為信號的最高頻率，Ws 為采樣頻率。實驗線路圖：本實驗中，我們將具體來驗證香農定理?？稍O計如下的實驗線路圖，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。上圖中，控制計算機的“OUT1”表示386EX 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 部主片8259 的“7”號中斷，用作采樣中斷。這里，正弦波單元的“OUT”端輸出周期性的正弦波信號，通過模數轉換單元的“IN7” 端輸入,系統(tǒng)用定時器作為基準時鐘 (初始化為10ms) ，定時采集“IN7”端的信

13、號，轉換結束產生采樣中斷，在中斷服務程序中讀入轉換完的數字量，送到數模轉換單元，在“OUT1” 端輸出相應的模擬信號。由于數模轉換器有輸出鎖存能力，所以它具有零階保持器的作用。采樣周期T= TK ×10ms，TK 的圍為01 FFH，通過修改TK 就可以靈活地改變采樣周期，后面實驗的采樣周期設置也是如此。參考程序流程：基于上面的實驗線路，可以設計如下的參考程序流程。實驗參考程序：請參照隨機軟件中的example 目錄中的ACC1-2-1.ASM 文件。實驗步驟及結果1. 采樣與保持(1) 參考流程圖1.2-2 編寫零階保持程序，編譯、。(2) 按照實驗線路圖1.2-1 接線，檢查無誤

14、后開啟設備電源。(3) 用示波器的表筆測量正弦波單元的“OUT”端，調節(jié)正弦波單元的調幅、調頻電位器及撥動開關，使得“OUT”端輸出幅值為3V，周期1S 的正弦波。(4) 加載程序到控制機中，將采樣周期變量“Tk”加入到變量監(jiān)視中，運行程序，用示波器的另一路表筆觀察數模轉換單元的輸出端“OUT1”?！癘UT1”端的參考波形如圖1.2-5 所示。Tk=0Ah(5) 增大采樣周期，當采樣周期>0.5S 時，即Tk>32H 時，運行程序并觀測數模轉換單元的輸出波形應該失真，記錄此時的采樣周期，驗證香農定理。Tk=34H數字濾波一、實驗目的1. 學習和掌握一階慣性濾波2. 學習和掌握四點加

15、權濾波二、實驗容分別編寫一階慣性濾波程序和四點加權濾波程序，將混合干擾信號的正弦波送到數字濾波器，并用示波器觀察經過濾波后的信號。三、實驗設備PC 機一臺，TD-ACC+實驗系統(tǒng)一套，i386EX 系統(tǒng)板一塊四、實驗原理與步驟一般現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，干擾源比較多，消除和抑制干擾的方法主要有模擬濾波和數字濾波兩種。由于數字濾波方法成本低、可靠性高、無阻抗匹配、靈活方便等特點，被廣泛應用，下面是一個典型數字濾波的方框圖：控制計算機模數轉換IN7數模轉換 OUT1濾波器算法設計一階慣性濾波：相當于傳函的數字濾波器，由一階差分法可得近似式 YK =(1a)XK +(a)YK1 XK： 當前采樣時刻的輸入

16、YK： 當前采樣時刻的輸出YK-1：前一采樣時刻的輸出T：采樣周期，1-a = 2參考流程圖：實驗中的參數：1a、a、A1、A2、A3、A4 為十進制2 位小數（BCD 碼），取值圍：0.00 0.99，只須對應存入0099。程序中將其轉換成二進制小數，再按算式進行定點小數運算。實驗參考程序：一階慣性請參照隨機軟件中的example 目錄中的ACC1-3-1.ASM。 3實驗線路圖：圖中畫“”的線需用戶在實驗中自行接好，運放單元需用戶自行搭接。上圖中，控制計算機的“OUT1”表示386EX 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 部主片8259 的7 號

17、中斷，用作采樣中斷。電路中用RC 電路將S 端方波微分，再和正弦波單元產生的正弦波疊加。注意R 點波形不要超過±5V，以免數字化溢出。計算機對有干擾的正弦信號R 通過模數轉換器采樣輸入，然后進行數字濾波處理，去除干擾，最后送至數模轉換器變成模擬量C 輸出。實驗步驟及結果1. 參照流程圖分別編寫一階慣性和四點加權程序，檢查無誤后編譯、。2. 按圖1.3-3 接線，檢查無誤后開啟設備電源。調節(jié)正弦波使其周期約為2S，調信號源單元使其產生周期為100ms 的干擾信號(從“NC”端引出)，調節(jié)接線圖中的兩個47K 電位器使正弦波幅值為3V，干擾波的幅值為0.5V。3. 分別裝載并運行程序，運

18、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，再運行程序，觀察實驗效果。參數Tk 16進制Ts (ms) 1-a 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 0.5/0.1 08 40 10 90 3/2.15 0.5/0 四點加權01 5 30 30 20 20 3/3 0.5/0.4 08 40 30 30 20 20 3/3 0.5/0.2 不適當的應用數字濾波反而會降低控制效果，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定

19、。在實際應用中，對于參數變化緩慢的 (如溫度) 可用慣性濾波，對于參數變化快的信號可用加權平均濾波。實驗二 開環(huán)系統(tǒng)的數字程序控制數字PWM 發(fā)生器和直流電機調速控制一、實驗目的掌握脈寬調制 (PWM) 的方法。二、實驗容用程序實現(xiàn)脈寬調制，并對直流電機進行調速控制。三、實驗設備PC 機一臺，TD-ACC+實驗系統(tǒng)一套，i386EX 系統(tǒng)板一塊四、實驗原理與步驟1PWM (Pulse Width Modulation) 簡稱脈寬調制 (見圖2.1-1) 。即，通過改變輸出脈沖的占空比，實現(xiàn)對直流電機進行調速控制。VH VL 圖2.1-12實驗線路圖：圖中畫“”的線需用戶在實驗中自行接好，其它線

20、系統(tǒng)已連好。圖2.1-2圖中，“DOUT0”表示386EX 的I/O 管腳P1.4，輸出PWM 脈沖經驅動后控制直流電機。本實驗中，由系統(tǒng)產生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的數字量輸出端DOUT0 引腳來模擬PWM 輸出，并經達林頓管輸出驅動直流電機，實現(xiàn)脈寬調制。3參考流程圖圖2.1-3實驗參考程序：請參照隨機軟件中的example 目錄中的ACC2-2-1.ASM。實驗步驟1參考實驗線路圖的說明及流程圖2.1-3，編寫相應的主程序及PWM 子程序，檢查無誤后編譯、。2按圖2.1-2 接線，檢查無誤后開啟設備的電源。3裝載程序，將全局變量TK (

21、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，重復第3 步，再觀察電機的運行情況，此時電機轉速應加快。電機每轉動一圈，“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此時的轉速。Tk=0C8H; PWM_T=14H;FPWM=01H;HRTk=0C8H; PWM_T=32H;FPWM=01H;6注意：在程序調試過程中，有可能隨時停止程序運行，此時DOUT0 的狀態(tài)應保持上次的狀態(tài)。當DOUT0 為1 時，直流電機將停止轉動

22、；當DOUT0 為0 時，直流電機將全速轉動，如果長時間直流電機處于全速轉動，可能會導致電機單元出現(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轉速的，還有什么辦法能改變電機的轉速，應該怎么實現(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、積分和微分進行控制的調節(jié)器簡稱為PID調節(jié)器 (也叫PID控制器)。它是在連續(xù)系統(tǒng)術成熟、應用最為廣泛的一種調節(jié)器。隨著計

23、算機技術的飛速發(fā)展，PID控制算法可以用計算機程序實現(xiàn)了，而這進一步拓寬了PID調節(jié)器的應用領域，出現(xiàn)了各種新型數字PID控制器。本章將從多個方面來開展數字PID控制器的實驗研究。數字PID控制算法 在模擬調節(jié)系統(tǒng)中，PID算法表達式為： 在計算機系統(tǒng)中，離散的數字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次采樣調節(jié)器輸出，e (k)：第k次采樣誤差值，e (k1)：第 (k1) 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，不需要進行累加，因

24、此，不易產生累積誤差，控制效果較好。2增量式中，計算機只輸出增量，誤動作 (計算機故障或干擾) 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)行機構的初始值，而增量式只與本次的誤差值有關，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)中應用比位置式更加廣泛。積分分離法PID控制一、實驗目的1了解PID參數對系統(tǒng)性能的影響。2學習湊試法整定PID參數。3掌握積分分離法PID控制規(guī)律二、實驗設備PC機一臺，TDACC實驗系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊三、實驗原理和容圖3.21圖3.21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計如下

25、，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。圖3.22上圖中，控制計算機的“OUT1”表示386EX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 部主片8259的7號中斷，用作采樣中斷，“DIN0”表示386EX的I/O管腳P1.0，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通過模數轉換單元“IN7”端輸入，控制機的定時器作為基準時鐘 (初始化為10ms)，定時采集“IN7”端的信號，并通過采樣中斷讀入信號E的數字量，并進行PID計算，得到相應的控制量，再把控制量送到數模轉換單元，由“OUT1”端輸出相應的模擬信號，來控

26、制對象系統(tǒng)。本實驗中，采用位置式PID算式。在一般的PID控制中，當有較大的擾動或大幅度改變給定值時，會有較大的誤差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，因此在積分項的作用下，往往會使系統(tǒng)超調變大、過渡時間變長。為此，可采用積分分離法PID控制算法，即：當誤差e ( k ) 較大時，取消積分作用；當誤差e ( k ) 較小時才將積分作用加入。圖10.23是積分分離法PID控制實驗的參考程序流程圖。圖3.23實驗參考程序：請參照隨機軟件中的example目錄中的ACC321.ASM。為了便于實驗參數的調整，下面討論PID參數對系統(tǒng)性能的影響：(1) 增大比例系數KP一般將加快系統(tǒng)的響應，在有靜差的情況下有利于

27、減小靜差。但過大的比例系數會使系統(tǒng)有較大的超調，并產生振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定性變壞。(2) 增大積分時間參數TI有利于消除靜差、減小超調、減小振蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差的消除將隨之減慢。(3) 增大微分時間參數TD有利于加快系統(tǒng)響應，使超調量減小，系統(tǒng)穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應。在調整參數時，可以使用湊試法。參考以上參數對控制過程的影響趨勢，對參數實行“先比例，后積分，再微分”的步驟。(1) 首先整定比例部分。將比例系數KP由小變大，并觀察相應的系統(tǒng)響應，直到響應曲線超調小、反應快。如果系統(tǒng)沒有靜差，或者靜差小到允許的圍，那么只需比例調節(jié)器即可。(2) 如果在

28、比例調節(jié)的基礎上系統(tǒng)的靜差不能滿足要求，則須加入積分作用。整定時首先置積分時間TI為一較大值，并將第一步整定得到的比例系數KP縮小 (如80)，然后減小積分時間，使靜差得到消除。如果動態(tài)性能 (過渡時間短) 也滿意，則需PI調節(jié)器即可。(3) 若動態(tài)性能不好，則需加入微分作用。整定時，使微分時間TD從0變大，并相應的改變比例系數和積分時間，逐步湊試，直到滿意結果由于PID三個參數有互補作用，減小一個往往可由幾個增大來補償，因此參數的整定值不唯一，不同的參數組合完全有可能得到同樣的效果。四、實驗步驟1參考流程圖3.23編寫實驗程序，檢查無誤后編譯、。2按照實驗線路圖3.22接線，檢查無誤后開啟設

29、備電源。3調節(jié)信號源中的電位器及撥動開關，使信號源輸出幅值為2V，周期6S的方波。確定系統(tǒng)的采樣周期以及積分分離值。4裝載程序，將全局變量TK (采樣周期)、EI (積分分離值)、KP (比例系數)、TI (積分系數)和TD (微分系數) 加入變量監(jiān)視，以便實驗過程中觀察和修改。5運行程序，將積分分離值設為最大值7FH (相當于沒有引入積分分離)，用示波器分別觀測輸入端R和輸出端C。6如果系統(tǒng)性能不滿意，用湊試法修改PID參數，直到響應曲線滿意，并記錄響應曲線的超調量和過渡時間。7修改積分分離值為20H，記錄此時響應曲線的超調量和過渡時間，并和未引入積分分離值時的響應曲線進行比較。8將6和7中

30、的較滿意的響應曲線分別保存，在畫板、PHOTOSHOP中處理后粘貼到WORD中，方便形成實驗報告。五、實驗結果及分析（1）未引入積分分離TK DB05H;采樣周期EI DB 7FH;積分分離值KP DW5000H;比例系數TI DW0018H;積分系數TD DW0008H;微分系數（2）引入積分分離TK DB05H;采樣周期EI DB 30H;積分分離值KP DW5000H;比例系數TI DW0018H;積分系數TD DW0008H;微分系數TK DB05H;采樣周期EI DB 7FH;積分分離值KP DW2000H;比例系數TI DW0050H;積分系數TD DW0005H;微分系數TK D

31、B05H;采樣周期EI DB 20H;積分分離值KP DW2000H;比例系數TI DW0050H;積分系數TD DW0005H;微分系數TK DB05H;采樣周期EI DB 20H;積分分離值KP DW2000H;比例系數TI DW0025H;積分系數TD DW0005H;微分系數從上圖中可以看出，引入積分分離法后，降低了系統(tǒng)輸出的超調量，并縮短了調節(jié)時間。簡易工程法整定PID參數在連續(xù)系統(tǒng)中，模擬調節(jié)器的參數整定方法很多，但簡單易行的還是簡易工程法。這種方法的優(yōu)點是整定參數時不必依賴被控對象的數學模型，實際情況也是很難準確地得到數學模型的。簡易工程法是由經典的頻率法簡化而來的，雖然稍微粗糙

32、，但簡單易行，非常適用于現(xiàn)場應用。常用的方法包括擴充臨界比例度法和擴充響應曲線法。一、實驗目的1學習并掌握擴充臨界比例度法整定PID參數。2學習并掌握擴充響應曲線法整定PID參數。二、實驗設備PC機一臺，TDACC實驗系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊三、實驗原理及容1擴充臨界比例度法1) 實驗原理擴充臨界比例度法是對模擬調節(jié)器中的臨界比例度法的推廣，在工程實踐中最常用，其參數整定步驟如下：(1) 選擇一個足夠小的采樣周期T，一般取系統(tǒng)純滯后時間的1/10以下。(2) 使系統(tǒng)閉環(huán)工作，只用比例控制，增大比例系數KP直到系統(tǒng)等幅振蕩，記下此時的臨界比例系數KPU和臨界振蕩周期TU (見圖3.41)

33、。圖3.41(3) 選擇控制度 (1.052.0)?？刂贫戎笖底终{節(jié)器和模擬調節(jié)器控制效果之比。(4) 根據控制度，查表3.41計算出采樣周期T和KP、TI、TD。表3.41控制度TKPTITD1.050.014TU0.63KPU0.49TU0.14TU1.20.043TU0.47KPU0.47TU0.16TU1.50.09TU0.34KPU0.43TU0.20TU2.00.16TU0.27KPU0.40TU0.22TU2) 實驗設計圖3.42是一個PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗電路原理及接線圖，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。其相應的程序流程圖和3.2節(jié)中的圖3.2

34、3是一樣的，實驗中的參數取值圍規(guī)定為：參數名稱TKPTITD取值圍1FFH0FFFFH17FFFH07FFFH實際量綱102550ms01倍10ms327.67s0ms327.67s圖3.42上圖中，控制計算機的“OUT1”表示386EX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 部主片8259的7號中斷，用作采樣中斷，“DIN0”表示386EX的I/O管腳P1.0，在這里作為輸入管腳用來檢測信號是否同步。本實驗中，將針對該閉環(huán)系統(tǒng)應用臨界比例度法來整定PID參數。2擴充響應曲線法1) 實驗原理擴充響應曲線法是模擬調節(jié)器的響應曲線法的一種擴充，也是一種常用的

35、工程整定方法。其參數整定步驟如下：(1) 使數字調節(jié)器不接入系統(tǒng)，讓系統(tǒng)處于手動操作狀態(tài)，當系統(tǒng)穩(wěn)定在某一值處后，給對象一個階躍輸入。(2) 用儀表記錄下被調量在階躍輸入下的整個響應曲線，見圖3.43。圖3.43圖中“”表示對象的時間常數；“”表示對象的純滯后時常(4) 根據所得的、，查表3.42計算出采樣周期T和KP、TI、TD表3.42 控制度TKPTITD1.050.051.152.000.451.20.161.01.900.551.50.340.851.620.652.00.600.601.500.822) 實驗設計同樣，圖3.44也是一個PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的實驗電路原理及接線圖，圖中

36、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。其相應的程序流程圖和3.2節(jié)中的圖3.23是一樣的。本實驗中，將針對該閉環(huán)系統(tǒng)應用擴充響應曲線法來整定PID參數。圖3.44中，控制計算機的“OUT1”表示386EX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 部主片8259的7號中斷，用作采樣中斷，“DIN0”表示386EX的I/O管腳P1.0，在這里作為輸入管腳用來檢測信號是否同步。實驗中，參考程序中的參數取值圍規(guī)定為：參數名稱TKPTITD取值圍17FH0800H11FFH01FFH實際量綱101270ms08倍10ms5110s0ms5110ms圖3.44四、實驗步驟1擴充臨界比例度法(1) 編寫程序，檢查無誤后編譯、并裝載程序。實驗程序請參照隨機軟件中的example目錄中的ACC341.ASM。(2) 按照實驗線路圖3.42接線，調節(jié)信