计算机控制技术实验教案20131111
计算机控制技术教案(第三章)
当某相磁极通电后，那么这对磁极便产生磁通， 磁力线通过转子形成闭合回路。
根据磁场作用原理，在磁场力的作用下，转子 总是力图转到使磁阻力最小的位置。
当转子上的齿与该磁极错开时，转子就会转到 正对的位置。
本质上还是电磁铁作用原理
怎样一步一步转动？
《计算机控制技术教案》
4、步进电机工作过程 怎样控制电机 反转？
度，经常采用直线插补和二次曲线来插补。
《计算机控制技术教案》
1 数字程序控制基础
• 直线插补
用一条近似直线来逼近真正的直线，由此定出中间点的 值，计算机控制X、Y方向上的电机，带动刀具或工作台， 按中间点运动，从而完成直线插补。
• 二次曲线插补
圆弧、抛物线和双曲线等。
《计算机控制技术教案》
1 数字程序控制基础
➢ 顺圆弧——顺时针插补方向 (SR) ➢ 逆圆弧——逆时针插补方向 (NR)
?
《计算机控制技术教案》
2 逐点比较法插补原理
• 圆弧插补程序实现
➢ 数据输入及存放
起点坐标（x0,y0）,总步数Nxy , Fm ,圆弧种类值（1～8）, 动点坐标（xn,ym） ,走向标志（1,2,3,4）(x,-x,+y,-y)
Fm 0 在圆弧内
y B(xe,ye)
M(xm,ym) A(x0,y0)
R
x
Fm 0,向 x走一步，F m 0向 y 方向走一步
递推公式 Fm+1=Fm-2xm+1 大于或等于0，向-X走一步
Fm+1=Fm+2ym+1 小于0，向+Y走一步
《计算机控制技术教案》
2 逐点比较法插补原理
• 四个象限的圆弧杆补
计算机控制技术实验报告(完整版)
前言本指导书是配合自动化专业本科生专业课《计算机控制技术》的课堂教学而编写的实验教材，通过实验的验证能够使学生了解和掌握计算机控制的硬件技术和软件编程方法。
本书共设计了七大类实验，第一类中包含过程通道和数据采集处理方面的几个内容；第二类为数字PWM 发生器和直流电机调速控制的开环实验；第三类包含几种数字PID闭环控制实验；第四类中有两种数字调节器直接设计方法的实验；第五类是一个温度控制系统；第六类是随动系统实验；第七类是过程控制系统的研究；实验五至实验七的内容是带有被控对象的控制系统。
七个实验的全部学时大于计划学时，教师和学生对所做的实验内容可以选择以满足实验计划学时为准。
通过实验学生巩固了课堂教学的内容，也为今后实际工作打下了一定技术基础。
本指导书由王尚君、毛一心老师共同编写，穆志纯教授进行了严格的审阅工作。
由于计算机性能的快速提高，计算机控制的技术手段也在不断出新，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
编者2007年10月目录前言 (1)目录 (2)实验一过程通道和数据采集处理 (4)一、输入与输出通道 (4)1. AD 转换实验` (5)2. DA 转换实验` (7)二、信号的采样与保持` (9)1. 零阶保持实验` (9)2. 直线插值实验*` (11)3. 二次曲线插值实验*` (11)三、数字滤波 (15)1. 一阶惯性实验 (16)2. 四点加权实验* (16)实验二开环系统的数字程序控制 (19)数字PWM 发生器和直流电机调速控制 (19)一、实验目的 (19)二、实验内容` (19)三、实验所用仪表及设备 (19)四、实验原理及步骤 (20)五、思考题 (21)六、实验报告内容及要求 (21)实验三数字PID闭环控制 (22)数字PID控制算法 (22)积分分离法PID控制 (23)带死区的PID控制* (27)简易工程法整定PID 参数 (30)扩充临界比例度法 (30)扩充响应曲线法 (32)实验四数字调节器直接设计方法 (36)最小拍控制系统 (36)一、实验目的 (36)二、实验所用仪表及设备` (36)三、实验原理及内容 (36)有纹波最小拍控制系统 (37)无纹波最小拍控制系统 (38)四、实验步骤 (40)五、思考题 (41)六、实验报告内容及要求 (41)实验一过程通道和数据采集处理为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产过程进行控制的量。
计算机控制技术chapter3(2013)
a
b x
图3-2 曲线分段
3.2.1 数字程序控制基础
2. 数字程序控制方式
点位控制 直线切削控制 轮廓的切削控制
除了控制行程终点的坐标外 还要求刀具相对于工件平行某 只要求控制刀具行程终 一直角坐标轴作直线运动 能控制刀具沿工件轮廓曲线 点的坐标,不管过程 采用这种控制的有铣床、车 采用这种控制的有钻床、 不停地运动，并将工件加工为 镗床、冲床等 床、磨床等 某种形状
进给 方向
-y +y -x +x +x -x +y -y
偏差计算
坐标计算
xm+1=xm ym+1=ym±1 xm+1=xm± 1 ym+1=ym xm+1=xm±1 ym+1=ym xm+1=xm ym+1=ym±1
Fm+1=Fm-2ym+1
Fm+1=Fm2xm+1 Fm+1=Fm+2xm+ 1
Fm+1=Fm+2ym+ 1
步 数 起点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 偏差判别 F0 = 0 F1 < 0 F2 > 0 F3 < 0 F4 > 0 F5 = 0 F6 < 0 F7 > 0 F8 < 0 F9 图3-8 >0 坐标进给 F0 = 0 F1 = F0ye = 04 = 4 F2 = F1 + xe = 4 + 6 +y =2 +x F3 = F2 ye = 2 +y F4 = F3 + xe = 4 +x F5 = F4 ye = 0 +x F6 = F5 ye = 4 +y F7 = F6 + xe = 2 +x F8 = F7 ye = 2 +y F9 = F8 + xe = 4 +x F10 = F9 ye = 0 直线插补走步轨迹图 +x 偏差计算 终点判断 E = 10 E = 101=9 E = 91=8 E=7 E=6 E=5 E=4 E=3 E=2 E=1 E=0
计算机控制技术01-“计算机控制技术”实验教程(含全部指导书)_版权_北京交通大学
numg=[0.1 0.03 −0.07]; deng=[1 −2.7 2.42 −0.72]; g=tf(numg,deng,−1) get(g); [nn, dd]=tfdata(g,'v') [zz,pp,kk]=zpkdata(g,'v') %Unite circle region with distrbuting zeros points and poles points hold on pzmap(g), hold off axis equal
序列进行传递，而对象模型部分则以连续的信号方式进行传递，它们之间需要通过采样(A/D) 和保持(D/A)环节进行信号转换，并且在这个信号的转换过程中，要符合采样(Shannon)定理。 离散时间系统模型描述方法有差分方程、Z 传递函数和零极点增益等多种形式，最典型的连 续时间系统模型有微分方程、拉普拉斯传递函数等，它们之间能够相互转换。每一种模型都
F(z) 逆 变 换 得 到 的 离 散 点 序 列 为
f (k) = k ⋅ bk−1 。
《微型计算机控制技术》教案
《微型计算机控制技术》教案一、教学目标1. 了解微型计算机控制技术的基本概念、原理和应用。
2. 掌握微型计算机控制系统的组成、工作原理和常用接口。
3. 学会使用微型计算机进行控制程序的编写和调试。
4. 能够分析并解决微型计算机控制技术在实际应用中遇到的问题。
二、教学内容1. 微型计算机控制技术的基本概念1.1 控制技术的分类和发展1.2 微型计算机控制系统的特点和优势2. 微型计算机控制系统的组成2.1 硬件组成：微处理器、输入/输出接口、执行器等2.2 软件组成：系统软件、控制算法、应用程序等3. 微型计算机控制原理3.1 采样与保持技术3.2 模拟量-数字量转换3.3 数字量-模拟量转换3.4 控制算法：PID、模糊控制、神经网络等4. 微型计算机控制系统的应用4.1 工业控制领域：生产线自动化、等4.2 嵌入式系统：家居智能化、汽车电子等4.3 生物医学领域：远程医疗、健康监测等5. 常用接口技术5.1 USB接口5.2串口通信接口5.3以太网接口5.4无线通信接口三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、方法和应用。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对控制技术原理的理解。
3. 实验法：进行实际操作，掌握微型计算机控制系统的使用和调试。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队合作能力和解决问题的能力。
四、教学资源1. 教材：《微型计算机控制技术》2. 多媒体课件：讲解微型计算机控制技术的基本概念和原理。
3. 实验设备：微型计算机控制系统实验平台。
4. 在线资源：相关论文、案例、技术文档等。
五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业、实验报告等占总评的40%。
2. 期末考试：闭卷考试，占总评的60%。
3. 综合评价：评价学生在课堂学习、实验操作和问题解决等方面的表现。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，其中理论讲授20课时，实验操作10课时，小组讨论2课时。
2. 授课方式：课堂讲授与实验操作相结合，小组讨论与个人作业相结合。
计算机控制技术教学设计
计算机控制技术教学设计
一、前言
计算机控制技术作为一门实用性非常强的技术，被广泛应用在工业
制造、农业、医药、煤矿等各个领域。
因此，计算机控制技术的掌握
成为了现代制造业必不可少的能力之一。
为了更好地传授计算机控制
技术相关知识，本文介绍了一种教学设计，旨在帮助学生更好地掌握
计算机控制技术。
二、目标
•了解计算机控制技术的基础知识和应用领域；
•掌握常见的计算机控制技术软件和硬件设备的使用方法；
•能够应用计算机控制技术解决实际问题。
三、教学内容
1.计算机基础知识
计算机控制技术是建立在计算机基础知识的基础之上，因此包括计
算机结构、操作系统、程序设计等基础知识。
在教学中，可采用课堂
讲解和实验演示相结合的方式，掌握计算机的基础知识。
2.控制系统介绍
介绍控制系统的基本概念、分类和运行原理，掌握控制系统的要素，了解控制系统的特点、优点和缺点。
3.PLC编程
1。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握计算机控制技术的基本原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解计算机控制技术的基本概念、原理和特点；熟悉计算机控制系统的组成和分类；掌握常见的计算机控制算法和应用。
2.技能目标：能够运用计算机控制技术解决实际问题；具备分析和设计简单计算机控制系统的的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对计算机控制技术的兴趣和好奇心，提高学生运用科学技术解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制技术概述：计算机控制技术的起源、发展及其在各个领域的应用。
2.计算机控制系统的基本原理：模拟计算机控制系统、数字计算机控制系统、混合计算机控制系统。
3.计算机控制系统的组成：控制器、执行器、传感器、反馈元件等。
4.计算机控制算法：PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
5.计算机控制技术的应用：工业自动化、交通运输、楼宇自动化等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解计算机控制技术的基本概念、原理和特点，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解计算机控制技术的应用。
3.实验法：让学生动手进行实验，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的思考，提高学生的表达能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版社出版的计算机控制技术教材。
2.参考书：提供相关的计算机控制技术参考书籍，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段，提高教学效果。
4.实验设备：准备计算机控制系统实验装置，让学生能够实际操作，加深对知识的理解。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。
计算机控制技术教案11
授课时间：年月日节
教学目标
1、熟悉数据通信基础Байду номын сангаас概念
教学过程
主要教学内容及举措
时间分配
一、通信和数据通信系统
二、传输介质
1、双绞线
2、同轴电缆
3、光导纤维
三、传输数据的信号
1、模拟数据采用模拟信号传输
2、数字数据采用模拟信号传输
3、数字数据采用数字信号传输
4、模拟数据采用数字信号传输
四、数据通信中的同步
1、位同步
2、字符同步
五、通信媒体共享技术
1、多路复用技术
2、集线技术
3、多点线路技术
六、数据交换技术
七、数据通信中的差错控制技术
课后总结
注：授课时间和课后总结用手写完成。
《计算机控制技术》—教学教案
1.让学生对工业控制计算机的基本概念以及分类能有基础的认识，从根本上熟悉工业控制计算机；
2.掌握工业控制计算机的组成结构；
3.掌握工业控制计算机的主要特点；
4.了解PC总线标准规范；
5.增宽学生对专用控制器知识的了解
本章教学内容摘要：
1.工业控制计算机的主要特点及结构；
3 数字量和模拟量输入输出通道的基本组成；
4 基于实际系统的输入输出接口与通道的设计。
本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：
重点是数据信息的输入输出控制方式、输入输出接口设计、输入输出通道设计。；难点是模拟量输入输出通道设计。
采用电子课件进行课堂教学，实验课教学。
教学反馈（作业、测试、答疑、交流等情况）：
4.计算机控制系统的应用领域；
5.本课程的要求与安排；
6.计算机控制系统的基本构成和相应的基本功能；
7.计算机控制系统发展概况；
8.计算机控制系统的应用特点；
9.计算机控制系统的典型形式；
10．计算机控制系统的发展趋势；
本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：
本章节的教学重点与难点：在了解计算机控制系统知识的基础上，激发学生对计算机控制系统的学习兴趣，让学生知道如何去学习计算机控制系统，对学好本课程有足够的信心，知道应该在接下来的课程学习中如何去学习；
课程教学小结：
学生可以基本掌握本章内容，本章内容的教学将对学生掌握该课程的学习内容后熟悉未来就业方向和就业企业会有较大影响。
课程考核及教学目标达成情况:
作为课程考核的内容，以及课程认识和入门的关键部分，教学目标基本达成，学生对课程有了较深入的认识，兴趣浓厚。
教学反思（存在的主要问题）：
《微型计算机控制技术》教案
《微型计算机控制技术》教案一、教学目标1. 理解微型计算机控制技术的基本概念。
2. 掌握微型计算机控制系统的组成及工作原理。
3. 学会使用微型计算机进行控制程序的编写与调试。
4. 能够分析并解决微型计算机控制技术在实际应用中遇到的问题。
二、教学内容1. 微型计算机控制技术概述微型计算机控制技术的定义微型计算机控制技术的发展历程微型计算机控制技术的应用领域2. 微型计算机控制系统组成控制器执行器传感器输入/输出设备3. 微型计算机控制原理控制算法反馈控制与开环控制PID控制4. 控制程序编写与调试编程语言选择（如C、C++、Python等）控制算法实现程序调试与优化5. 微型计算机控制技术应用案例分析温度控制系统模糊控制系统步进电机控制系统三、教学方法1. 讲授法：讲解微型计算机控制技术的基本概念、原理及应用。
2. 实践法：引导学生动手编写控制程序，并进行调试与优化。
3. 案例分析法：分析实际应用案例，帮助学生更好地理解控制技术。
四、教学资源1. 教材：《微型计算机控制技术》2. 课件：PowerPoint3. 编程环境：如Keil、MATLAB等4. 实验设备：微型计算机、控制器、执行器、传感器等五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况。
2. 实践成绩：评估学生在实验过程中的操作技能、程序编写与调试能力。
3. 期末考试：考查学生对微型计算机控制技术的掌握程度。
六、教学安排1. 第1-2周：微型计算机控制技术概述及发展历程2. 第3-4周：微型计算机控制系统组成及工作原理3. 第5-6周：微型计算机控制原理与控制算法4. 第7-8周：控制程序编写与调试方法5. 第9-10周：微型计算机控制技术应用案例分析七、教学重点与难点1. 教学重点：微型计算机控制技术的基本概念与原理微型计算机控制系统的组成控制程序的编写与调试方法微型计算机控制技术在实际应用中的案例分析2. 教学难点：控制算法的实现与优化实验设备的使用与调试案例分析中的关键技术八、教学过程1. 课堂讲解：结合教材、课件，讲解微型计算机控制技术的基本概念、原理及应用。
计算机控制技术教学设计 (2)
计算机控制技术教学设计背景介绍计算机控制技术是现代制造业和自动化生产控制领域不可或缺的技术之一。
学生在掌握计算机控制技术方面的能力，将有助于他们在工作中更有效地执行任务，提高生产效率和优化成本。
为了帮助学生学习计算机控制技术，我们设计了一个教学计划，旨在帮助学生掌握这一技术的基础知识和实践应用。
教学目标•理解计算机控制技术的基础知识和原理•了解计算机控制技术在现代制造业和自动化生产控制领域的应用•学会使用计算机控制技术工具和软件进行实践操作教学内容理论课程1.计算机控制技术的基础知识和原理–什么是计算机控制技术–计算机控制技术的发展历程–计算机控制技术的分类–计算机控制技术的基本原理2.计算机控制技术的应用–计算机控制技术在制造业中的应用–计算机控制技术在自动化生产控制领域的应用–计算机控制技术在其他行业中的应用实践课程1.计算机控制技术工具和软件的使用–PLC编程软件–调试工具–数据采集工具2.实践操作–PLC程序设计–PLC程序调试–数据采集和处理教学方法本课程将采用以下教学方法：1.理论课程将采用讲课和讨论相结合的方式，使学生能更好地理解课程内容。
2.实践课程将采用实验教学和模拟实践教学相结合的方式，帮助学生掌握技能并进行实践操作。
教学评价为了评估学生对本课程的掌握程度，我们将采取以下考核方法：1.理论课程将根据学生在每周课程讨论中的参与情况进行评分。
2.实践操作将采用实验报告、课堂考试和成绩评估相结合的方式进行评分。
总结本教学计划将帮助学生全面掌握计算机控制技术的基础知识和实践应用。
我们相信，通过实践操作和课程评价，学生将更好地理解计算机控制技术的应用，并在工作中更有效地执行任务，提高生产效率和优化成本。
《计算机控制技术》实验指导书
《计算机控制技术》实验指导书《计算机控制技术》实验指导书Technology Of Computer Control Experiment Handbook : 总实验时数：8实验简介: 《计算机控制技术》这门课程是我国高等学校计算机应用专业和电子与电气工程专业的主干课程。
它集中了软件与硬件的理论知识，并使之与实际的应用联系在一起。
对于计算机专业大学高年级的学生，有关计算机的专业理论知识已了解许多，但对于计算机在自动化方面的应用，以及一些基本的自动化控制理论了解甚微。
为了扩大同学的就业范围，使我校的学生在今后的工作岗位上尽快适应工作要求，在学习完《计算机控制技术》的理论知识后，让同学们亲自动手做实验，了解PLC硬件和软件的功能，了解PLC如何实现现场控制要求，了解WINCC软件的使用，非常有助于学生对网络知识、计算机知识、以及有关控制方面知识综合掌握。
实验一PLC可编程控制器开关量输入/输出使用（西门子s7-200）实验时数：4学时实验类型：综合型实验对象以及应具备的基础：计算机应用专业高年级，电子电气专业实验组数以及每组人数：30组，每组2人实验平台：Windows操作系统下利用西门子Step7编程软件一. 实验目的:(1) 了解工业控制机与微机的相同点和不同点。
(2) 掌握利用工业控制语言（梯形图）编写控制循环。
（3）理解PLC输入点和输出点的关系，模拟量输入与开关量输入的区别，学会在实验室模拟现场调试。
二．实验步骤（1）安装软件：此软件适合在WIN95/98，WINNT，WIN2000 SP2操作系统上安装。
首先，在光盘中的MICROWIN3.2中，双击SETUP图标，即可安装好版本V3.2：然后，在光盘中的MicroWin V3.2_SP1(中文补丁)中，双击STEP7-MicroWIN_V320_SP1图标，可以安装V3.2 SP1.安装过程中，可以选择使用语言，最好把英语和中文都选上。
计算机控制技术_实验一
计算机控制技术课程实验之一LED数码管驱动显示实验内容：1、八字段LED数码管驱动显示工作原理2、74LS138三—八译码器工作原理及如何控制数码管工作原理3、数码管动态显示工作原理分析与计算4、数码管多种显示实验实验讲义：一、七字段数码管显示工作原理共阴级接法共阳级接法共阳极接法字形表详情分析可以启动51单片机工具箱软件，选择“数码管字形”生成选项进行字形分析。
二、74LS138三—八译码器工作原理及如何控制数码管工作原理三、数码管驱动方式及动态显示工作原理分析与计算1、人眼的视觉暂留现象数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
①静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S52单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
②动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告实验名称：计算机控制技术实验实验目的：通过学习计算机控制技术的基本原理和方法，掌握计算机控制技术的应用。
实验原理：计算机控制技术是一种应用于现代工业自动化控制中的控制技术。
计算机控制系统由计算机硬件和软件组成，通过采集、处理和输出各种信号来完成对被控对象的控制。
实验仪器：计算机、控制器、传感器、被控对象等。
实验步骤：1.确定实验目标和实验要求。
2.研究被控对象的性质和特点，设计控制方案。
3.配置硬件设备，连接传感器、控制器和计算机。
4.编写控制程序，设置控制算法，实现被控对象的控制。
5.进行实验操作，观察并记录实验结果。
6.对实验结果进行分析和评价，总结实验经验。
实验结果和分析：在实验中，我们选择了一个温度控制系统作为被控对象。
通过传感器采集环境温度，并通过控制器将控制信号发送给加热器，调节加热器的功率来控制环境温度。
通过实验操作，我们观察了不同环境温度下的控制效果。
实验结果表明，在控制系统正常工作时，环境温度可以稳定在设定温度附近，并具有很好的控制精度。
此外，我们还对控制系统进行了稳定性和响应速度等性能指标的评价。
实验结果显示，控制系统具有较好的稳定性和快速响应的特点，可以满足实际工业生产中对温度控制的要求。
实验总结：通过本次实验，我们深入学习了计算机控制技术的基本原理和方法，并通过实践掌握了实验操作的技巧。
实验结果表明，计算机控制技术在工业生产中具有广泛的应用前景。
在今后的学习中，我们将进一步深入研究计算机控制技术的进一步发展，并不断提高实际应用能力，为工业自动化控制的发展贡献自己的力量。
计算机控制技术教案
计算机控制系统教案任课教师：王叙职业技术学校教案（理论教学用）第1次课 2学时3 计算机控制系统在上述的开、闭环控制系统中都少不了控制器这样一个环节。
若用计算机替代了系统中的控制器这样就形成了计算机控制系统。
由于计算机处理的是数字信号，而自然界中的信号又都是模拟信号，计算机要替代原模拟调节器必须完成模拟量到数字量的转换（A/D ）和数字量到模拟量的转换（D/A ），如图1.3所示。
控制器 对象D/A A/D+-职业技术学校教案（理论教学用）第2次课 4学时差动平板式电容传感器结构图热电偶测温原理热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
热电极A右端端端）左端称为：端作热温差电势 （汤姆逊电势）δ —— 汤姆逊系数，它表示温度为1℃时所产生的电动势值， ⎰=TT A dT T T e 0),(0δ⎰---=---=+--=T A B A AB AB B AB A AB AB dt N T T k T T e T T e T e T e T T e T e T T e T e T T E )(ln )()],(),([)]()([),()(),()(),(0000000δδ①初始状态时，开关A接通，则A相磁极和转子的0、2号齿对齐，同时转子的1、3号齿和B、C相磁极形成错齿状态。
这就相当于初始化。
②当开关A断开，B接通，由于B相绕组和转子的1、3号齿之间的磁力线作用，产生一个扭矩，使得转子的1、3号齿和B相磁极对齐，则转子的0、2号齿就和A、C相绕组磁极形成错齿状态。
③开关B断开，C接通，由于C相绕组和转子0、2号之间的磁力线的作用，使得转子0、2号齿和C相磁极对齐，这时转子的1、3号齿和A、B相绕组磁极产生错齿。
④当开关C断开，A接通后，由于A相绕组磁极和转子1、3号齿之间的磁力线的作用，使转子1、3号齿和A相绕组磁极对齐，这时转子的0、2号齿和B、C相绕组磁极产生错齿。
《_计算机控制技术》教案[2]
![《_计算机控制技术》教案[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/9fefb70d4a7302768e99391d.png)
《计算机控制技术》教案一教学目的和基本要求工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制是为适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。
本课程的目的是简明、系统地向学生介绍关于工业计算机控制系统的设计和实现的基本原理与技术，以提高本专业学生应用计算机的能力，为今后从事计算机控制系统的研究和开发工作打下一个良好的基础。
基本要求：1 掌握工业计算机控制系统的基本组成原理及特点，了解计算机控制系统的发展概况及趋势；2 熟悉计算机控制系统的性能指标；3 数字程序控制：熟练掌握逐点比较法插补原理和步进电机的控制技术；4 熟练掌握数字PID控制器的设计及其参数的整定；5 熟练掌握最少拍无纹波控制器的设计；6 现代控制技术：掌握采用状态空间的输出反馈设计法和极点配臵设计法；7 掌握常用的几种复杂控制的原理：纯滞后控制，串级控制，前馈-反馈控制和解耦控制；8 掌握模糊控制的基本概念和模糊控制器的设计方法；9 了解分散型测控网络的简单技术；10 熟练掌握计算机控制系统中测量数据的预处理技术；11 掌握计算机系统中的抗干扰技术。
二内容提要本课程从工程技术的观点介绍工业计算机控制系统的组成原理和系统的设计与实现技术。
主要内容如下：1 绪论主要介绍计算机控制系统的组成原理，特点，指标要求，发展概况和趋势。
2 数字程序控制重点介绍逐点比较插补法原理和步进电机的控制技术。
3 常规控制技术1）数字控制器的连续化设计：重点介绍目前应用广泛的数字PID控制器的工程实现和参数的整定：2）离散化设计技术重点介绍最少拍无纹波控制器的设计。
4 模糊控制技术1）模糊控制技术的数学基础：主要包括模糊集合及其运算，模糊关系，模糊逻辑和模糊推理。
2）模糊控制原理：主要包括模糊化，知识库，模糊推理和清晰化。
3）模糊控制器的设计：包括模糊控制器的结构设计，模糊规则的选择和推理，模糊控制器论域及比例因字的确定，模糊控制器程序的编写。
5现代控制技术主要介绍采用状态空间的输出反馈设计法，极点配臵设计法和最优化设计法。
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湖北理工学院《微型计算机控制技术》实验教案教学院（部）电气与电子信息工程学院教 研 室 电气自动化授 课 教 师 皮大能职 称 职 务 副 教 授教 材 名 称 微型计算机控制技术目录实验一A/D转换D/A转换 (2)实验二采样与保持 (6)实验三采样与保持 (10)实验四数字滤波器 (15)实验五积分分离PID控制实验 (20)实验六最小拍控制系统 (27)附录：使用说明 (31)实验一 A/D转换D/A转换实验目的：掌握A/D、D/A转换的工作原理，ADC0809、DAC0832、8255、8253的应用。
重点：A/D、D/A转换中输入、输出各参数间关系。
实验主要仪器与设备：多媒体计算机，TKKL-4型控制理论/计算机控制技术实验箱预备知识：输入、输出接口的基本概念，接口芯片的（端口）地址分配。
熟悉虚拟示波器的调节及应用，实验箱上电压表的使用，各单元电路模块的引线位置及各引线用途，电位器的调节方式。
实验线路原理图：图1－1 A/D、D/A转换电路实验原理：CPU的DPCLK信号与ADC0809单元电路的CLOCK相连作为ADC0809的时钟信号。
ADC0809芯片输入选通地址码A、B、C为“1”状态，选通输入通道IN7。
通过电位器W41给A/D变换器输入-5V～+5V的模拟电压。
8253的2#口用于5ms定时输出OUT2信号启动A/D变换器。
由8255口A为输入方式。
A/D转换的数据通过A口采入计算机，送到显示器上显示，并由数据总线送到D/A变换器0832的输入端。
选用CPU 的地址输入信号IOY0为片选信号(CS)，XIOW信号为写入信号(WR)，D/A变换器的口地址为00H。
调节W41即可改变输入电压，可从显示器上看A/D变换器对应输出的数码，同时这个数码也是D/A 变换器的输入数码。
A/D、D/A转换程序流程：（见图1—2）实验内容及步骤(1)按图1—1接线。
用“短路块”分别将U1单元中的ST与+5V短接；U4单元中的X与+5V，Z与-5V短接。
其它画“●”的线需自行连接。
（示波器的CH1通道接U15单元的OUT端）连接好后，接通电源。
(2)对U15 D/A转换单元进行调零。
按下实验箱上的复位键，在调试窗口中出现“WELCOME TO YOU”输入A2000 按“Enter”键0000：2000 MOV AL，80 按“Enter”键0000：2002 OUT 00，AL 按“Enter”键0000：2004 INT 按“Enter”键0000：2005 按“Enter”键G=0000：2000 按“Enter”键待输入完成后，电压表调零：用U16单元电压表毫伏档监测U15 D/A转换单元OUT端电压，调节U15单元103电位器使电压表显示“00”。
图1－2A/D、D/A转换流程(3)将U4单元中W41输出调至-5V，执行监控中的程序(G=F000：1100↙)。
如果程序正确执行，将在显示器上显示“00”。
⑷ 将W41依次调节，用U16 交/直流数字电压表分别检测A/D的输入电压和D/A的输出电压。
观察显示器，记下相应的数码及D/A的输出模拟电压，填入下表1—1。
表1—1模拟输入 电压(V) 测量值显示器数码(H)测量值模拟输出电压(V)测量值-5 -4.98 00 00 -5 -5.01-4 -3.98 1A 19 -4 -3.90-3 -3.01 33 34 -3 -2.99-2 -2.04 4C 4D -2 -1.99-1 -0.97 66 68 -1 -0.9600 0．00 80 80 00 0.07+1 +0.97 99 A1 +1 +1.06+2 +2.01 B3 B2 +2 +2.09+3 +3.03 CD CF +3 +3.13+4 +3.99 E6 E8 +4 +4.12＋5 +5.00 FF FF ＋5 +5.12⑸ AD转换的量化特性按图1—3改接U4输出Y至U13A/D转换单元输入IN7的连接，即添加一个反向放大器，其它线路同图1—1。
图1-3AD转换量化特性测试① 用U16交/直流数字电压表监测A/D的输入电压，在OV附近连续调节A/D的输入电压，观察整理化误差和量化单位。
② 测出A/D输入电压在OV附近±5个量化单位的数值，记录与之相对应的数字量，如表1—2所示：表1—2模入电压(mV)测量值-210-160 -120-60 -40 0 40 100 110 170 200 数字量(H) 7B 7C 7D 7E 7F 80 81 82 83 84 85③ 根据表1—2绘制AD转换的量化特性图。
实验结果分析① 表1—1中输入、输出关系：正比的线性关系 ②表1—2中量化特性关系：正比的线性关系 由于实验设备及测量误差，线性关系曲线不太精确。
思考题：A/D 的输入通道可否做其他选择？如何实现？实验箱上A、B、C 接+5V，即选择IN7,若想选择其他通道（IN0～IN7），只需改变A、B、C 的接线方式。
如A、B、C 接GND 选择IN0……。
实验二 采样实验实验目的：掌握采样定理，8253的工作原理，A/D、D/A转换及信号发生器的应用。
重点：采样定理，信号发生器的调节。
实验主要仪器与设备：多媒体计算机，TKKL-4型控制理论/计算机控制技术实验箱预备知识：输入、输出接口的基本概念，虚拟示波器的调节及应用，采样定理。
实验内容：实验2.1 采样实验1 原理：信号发生器U1 单元的OUT端输出抛物线信号，通过A/D转换单元U13的IN7端输入。
计算机在采样时刻启动A/D转换器，转换得到数字量送至实验箱8255口A，口A设成输入方式。
CPU将输入的数字量直接送到D/A转换单元U15，在U15单元的OUT端则输出相应的模拟信号。
如图2.1—1所示，在时间τ以外，计算机输出零至D/A并使其转换，所以τ以外输出为零。
τ的时间：10ms图2.1－1 采样实验原理图2 接线图：见图2.1—2。
图2.1－2 采样实验接线图3 采样周期T的设置：计算机用8253产生定时中断信号，定时10ms，并在2F60H单元存放倍数T K 可取01H～FFH，采样周期T = T K×10ms，所以T的范围为10ms～2550ms，改变T K即可以确定T。
4 实验程序流程图：见图2.1—3采样图2.1－3 程序流程图5 实验内容与步骤① 按图2.1—2连线，首先将U1 信号发生器单元中的S11置抛物线档，S12置T3档。
用短路块短接S与ST。
② 用示波器观察U1单元的OUT端的波形，调W12使其不高于5V，调W11使T1周期约2s（1.5s）。
③ 选定T K = 04H，将2F60H单元存入T K 。
（在调试窗口输入：E2F60↙ ，待调试窗口显示“0000：2F60=CC —”从键盘输入04↙ ，即将T K = 04H存入2F60H单元）④ 启动采样程序(在调试窗口输入G=F000：11A2↙)。
⑤ 本实验选用普通示波器，用示波器对照观察U1单元的OUT端与U15单元的OUT端波形，观察完停机。
⑥ 选择若干T K值（可取01H～FFH），重复③、④、⑤，观察不同采样周期T时的输出波形。
⑦ 调节U1信号发生器单元的W11，使T1约0.3s（0.5s），调W12使其不高于5V，重复步骤③、④、⑤。
6．实验结果（绘制输出波形）7．实验结果分析8．思考题：采样周期T必须满足的条件是什么？T越小越好还是越大越好？为什么？通过③中的一些实验步骤，大家可明显地观察到，当Tk= 01H～26H时，U15单元的OUT端的输出波形为IN7的采样波形，但当Tk再增大时，U15单元的OUT端的输出波形将采样失真。
从这看出，似乎采样周期T取得越小，对信号恢复越有利，一般来说，T必须满足t A/D +t处理 ≤ T ≤ T香农 ，在此前提下，T越小越好（t A/D为A/D转换时间，t处理 为计算机对信息进行处理所用的时间）。
有人又问，既然A/D采样本身具有保持功能，那是不是不管模拟量在A/D转换时变化多大，都可不加保持器呢？不一定，因为A/D在采样时，对模拟量的变化频率有限制。
一般在十几Hz左右，如果信号变化太快，就会使采样信号失真，所以必须加采样保持器。
实验三 保持实验实验目的：掌握采样定理，8253的工作原理，A/D、D/A转换及信号发生器的应用。
重点：采样定理，信号发生器的调节。
实验主要仪器与设备：多媒体计算机，TKKL-4型控制理论/计算机控制技术实验箱预备知识：输入、输出接口的基本概念，虚拟示波器的调节及应用，采样定理。
实验内容：1． 原理：计算机(CPU)用8253定时，在采样时刻计算机给A/D器件启动信号，这时A/D器件(ADC0809)将模拟器转换成数字量并通过口A输入，计算机直接把这些数字量输出给D/A器件，D/A器件(DAC0832)则输出相应的模拟量，并且一直保持到输入新值。
原理如图2.2—1，采样周期设置同实验2.1。
图2.2－1 保持实验原理图1无零阶保持器的模拟原理图见图2.2—2。
开关τ合上的时间为10ms。
采样周期同实验2.1。
图2.2－2保持实验原理图22．实验接线图：见图2.2—3R为输入，C为输出。
U15单元的OUT端为IN7端的离散化信号。
图2.2－3 保持实验接线图3. 实验程序流程：见图2.1—34. 实验内容与步骤① 按图2.2—3接线，S11置方波档，S12置T3档，调W12使U1单元的OUT端为1V方波，调W11使输出信号周期为5S。
②选T k为02H，将2F60H单元存入T k值。
③在调试窗口，启动采样保持程序（G=F000：11E5↙），（打开示波器窗口，选择“启动示波器并运行程序”，再次输入“段地址” F000，“偏移地址” 11E5↙）用示波器（普通示波器）对照观察U13单元的IN7与U15单元OUT端波形，停机。
④ 更换T k ，重复（2）、（3）步骤。
⑤ 增大T k ，存入不稳定，记下T k值，并换算出相应的采样周期T。
将实验结果填入表2.2—1中。
方波表2.2—1（T=T k×10ms）T k（H） 采样周期T(s) T= T k ×10ms02 0.02 稳定04 0.04 稳定08 0.08 稳定10 0.1 振荡说明：当T k = 02H时，启动采样程序，此时无零阶保持器，系统的输出波形将失真，因为在计算机控制系统中若无零阶保持器将导致控制不稳定，即在采样点间短暂失控，系统输出波形将失真。
⑥ 在已填入表2.2—1中选取一个T k值（不要选为01H），T k存入2F60H单元，启动采样程序（G=F000：11A2↙），观察无零阶保持器系统C点的输出波形。