计控II型指导书

实验一 D/A数模转换实验

一、实验目的

1．掌握数模转换的基本原理。

2．熟悉12位D/A转换的方法。

二、实验仪器

1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台

2．PC计算机一台

三、实验内容

通过A/D&D/A卡完成12位D/A转换的实验，在这里采用双极性模拟量输出，数字量输入范围为：0～4096，模拟量输出范围为：－5V～+5V。转换公式如下：Uo= Vref - 2Vref(211K11+210K10+...+20K0)/ 212

Vref=5.0V

例如：数字量=000110011001 则

K11=1,K10=0,K9=1,K8=0,K7=1,K6=1,K5=0,K4=1,K3=0,K2=0,K1=0,K0=1

模拟量Uo= Vref - 2Vref(211K11+210K10+...+20K0)/ 212=4.0V

四、实验步骤

1．连接A/D、D/A卡的DA输出通道和AD采集通道。A/D、D/A卡的DA1输出接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。

2．启动计算机，在桌面双击图标 [Computerctrl]或在计算机程序组中运行[Computerctrl]软件。

3．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。

4．在实验课题下拉菜单中选择实验一[D/A数模转换实验], 鼠标单击该选项弹出实验课题参数窗口。

5．在弹出的参数窗口中填入想要变换的数字量，点击变换，在下面的文字框内将算出变换后的模拟量。

6．点击运行，在显示窗口观测采集到的模拟量。并将测量结果填入下表:

五、实验报告

1．画出数字量与模拟量的对应曲线。

2．计算出理论值，将其与实验结果比较，分析产生误差的原因。

六、预习要求

1．熟悉数模转换的原理。

2．学习数模转换的转换方法。

实验二 A/D模数转换实验

一、实验目的

1．掌握模数转换的基本原理。

2．熟悉10位A/D转换的方法。

二、实验仪器

1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台

2．PC计算机一台

三、实验内容

通过A/D&D/A卡完成10位D/A转换的实验，在这里采用双极性模拟量输入，模拟

量输入范围为：－5V～+5V，数字量输出范围为：0～1024。转换公式如下：数字量=（Vref－模拟量）/2Vref×210

其中Vref是基准电压为5V。

例如：模拟量=1.0V 则

数字量=（5.0－1.0）/（2×5.0）×210=409(十进制)

四、实验步骤

1.连接A/D、D/A卡的DA输出通道和AD采集通道。A/D、D/A卡的DA1输出接A/D、

D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。`

2.启动计算机，在桌面双击图标 [Computerctrl]或在计算机程序组中运行

[Computerctrl]软件。

3.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使

通信正常后才可以继续进行实验。

4.在实验课题下拉菜单中选择实验一[A/D模数转换实验], 鼠标单击该选项弹出

实验课题参数窗口。

5.在弹出的参数窗口中填入想要变换的模拟量，点击变换，在下面的文字框内将

算出变换后的数字量。

五、实验报告

1．画出模拟量与数字量的对应曲线。

2．计算出理论值，将其与实验结果比较，分析产生误差的原因。

六、预习要求

1．熟悉数模转换的原理。

2．学习数模转换的转换方法。

实验三数字PID控制

一、实验目的

1．研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。

2．研究采样周期T对系统特性的影响。

3．研究I型系统及系统的稳定误差。

二、实验仪器

1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台

2．PC计算机一台

三、实验内容

1．系统结构图如3-1图。

图3-1 系统结构图

图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）

Gh（s）=（1－e-TS）/s

Gp1（s）=5/（（0.5s+1）（0.1s+1））

Gp2（s）=1/（s（0.1s+1））

2．开环系统（被控制对象）的模拟电路图如图3-2和图3-3，其中图3-2对应GP1（s）,图3-3对应Gp2（s）。

图3-2 开环系统结构图1 图3-3开环系统结构图2 3．被控对象GP1（s）为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可使系统变为“I型”系统，被控对象Gp2（s）为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“II型”系统。

4．当r（t）=1（t）时（实际是方波），研究其过渡过程。

5．PI调节器及PID调节器的增益

Gc（s）=Kp（1+K1/s）

=KpK1(（1/k1）s+1) /s

=K(Tis+1)/s

式中 K=KpKi , Ti=（1/K1）

不难看出PI调节器的增益K=KpKi，因此在改变Ki时，同时改变了闭环增益

K，如果不想改变K,则应相应改变Kp。采用PID调节器相同。

6．“II型”系统要注意稳定性。对于Gp2（s）,若采用PI调节器控制，其开环传递函数为

G（s）=Gc（s）·Gp2（s）

=K（Tis+1）/s·1/s（0.1s+1）

为使用环系统稳定，应满足Ti>0.1，即K1<10

7．PID递推算法如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法如下：

u（k）=u（k-1）+q0e（k）+q1e（k-1）+q2e（k-2）

其中 q0=Kp（1+KiT+（Kd/T））

q1=－Kp（1+（2Kd/T））

q2=Kp（Kd/T）

T--采样周期

四、实验步骤

1.连接被测量典型环节的模拟电路(图3-2)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1

输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。