计算机控制系列实验报告

实验一小功率随动系统的元部件测试与建模

一、实验目的

了解小功率随动系统元部件的基本原理及输入/输出特性；掌握测量仪器的使用方法和元部件的测试方法；学习数据处理和利用工程方法建立被控对象的数学模型的基本方法；了解元部件的非线性因素及模型误差产生的原因等；了解最小二乘拟合方法

二、实验内容

分别测试力矩电机、测速机、功率放大器及反馈电位计的各种性能及输入/输出特性；根据测试结果建立小功率随动系统的数学模型；分析误差产生原因.

三、实验设备

IBM PC 系列微机一台(586以上机型)、HD1219 12位A/D D/A接口板一块、XSJ-3 小功率直流随动系统学习机一台、DH1718 双路直流稳压电源一台、4 1/2 数字多用表一台、DT6234 光电式转速表一台、MF-18 电流表一块

四、实验步骤及数据处理

模拟式小功率随动系统的实验调试：

(1)系统结构图

伺服系统实验电路

(2)实验数据：

滑动变阻（k ） 3 7.6 25 44 静态误差(V) -0.17 0.18 -0.7 0.14 给定角度(°) 30 30 30 30 输出角度(°) 12 25 27 28 静差角度(°) -18 -5 -3 -3

(3)动态响应曲线：

输入电压为3 kΩ的实验图形

结论：从图中可以看出有较大的静态误差。

输入电压为7.6 kΩ的时候静态误差较小

结论：从图中可以看出此时的静态误差较小。

输入电压为245k 出现较大的超调量。

结论：此时出现较大的超调量。

输入电压为44 k 的图像

结论：从图中可以看出系统阶跃响应已经呈现高频振荡。

五．课后思考

1. 如果速度反馈极性不对应如何处理？如果位置反馈极性不对应如何处理？

答：给定1v的输入电压，用万用表测反馈的电压值，如果不为负值，说明速度环的反馈极性不对应，这时候应该要把测速机的输出极性倒置。

同速度环反馈极性的测量方法，如果反馈极性不对应，就将电位计端±10V 的接线对调。

2. 系统是几阶无静差系统？产生静差的原因。

答：系统为二阶无静差系统，当比例因子K是以偏差调节电机转角的，所以会产生静差。积分环节用于消除静差

产生静差的其它原因有：1.实验条件的限制，无法满足严格的理论值。

2.时间上存在延迟。

3. 运算放大器的开环放大系数数值有限

3. 说出开环放大系数与静差及稳定性的关系.

二、A/D和D/A接口的使用和数据采集

一、实验目的

1）了解A/D和D/A接口的基本原理，硬件结构及编程方法2）掌握机器内部的数据转换和储存方式

3）测量A/D和D/A的输入输出特性，分析误差产生原因二、实验内容

1）用C语言编制A/D和D/A程序

2）输入电压进行测试并测量输出电压

三、实验设备

1）IBM PC系列微机一台（586）

2）HD1219 12位A/D D/A接口板一块

3）DH1718双路直流稳压电源一台

4）4 1/2 数字多用表一台

四、实验原理

1）HD1219接口板I/O地址的功能基地址Base=310H

如下表：

地址芯片R/W功能

Base AD574 W 通道选择Base+1 AD574 W A/D起动Base+2 AD574 R 高4位Base+3 AD574 R 低8位Base+4 DA1232（1）W 高8位Base+5 DA1232（1）W/R 低4位，启动D/A Base+6 DA1232（2）W 高8位Base+7 DA1232（2）W/R 低4位，启动D/A Base+8 8253(计数器) W 计数器0 Base+9 8253(计数器) W 计数器1 Base+10 8253(计数器) W 计数器2 Base+11 8253(计数器) W 控制字Base+12 8255（并口）W/R A口

Base+13 8255（并口）W/R B口

Base+14 8255（并口）W/R C口

Base+15 8255（并口）W 控制字

2）A/D原理

3）D/A原理

五、实验数据记录处理（1）A/D转换

（2）D/A 转换

Co 大小 0000

2000

4000

6000

8000

A000

C000

E000

FFFF

V(理

论值) -5

-3.75

-2.5

-1.25

1.25

2.5

3.75

5

V(实

测值) -5.005 -3.742 -2.510 -1.260 -0.001 1.251 2.500 3.751 5.002

转换

码

1ffe

3ffc

5ffa

7ff8

9ff6

bff4

dff2

fff0

六、实验总结

1、在实验中，A/D 、D/A 转换存在一定的误差，主要原因有1）量化误差，模拟量和数字量之间的转换存在量化误差；2）万用表的精度误差；3）噪音引起的误差。

电压（V ） -10 -7.5 -5 -2.5 0 偏移码 3 202 401 600 7ff 补码 f803 fa02

fc01

fe00

ffff

浮点数 -0.998626 -0.749132 -0.499542 -0.250000 -0.000503

电压（V ） 2.5 5 7.5 10

偏移码 a00 bfc dff fc3 补码 200 3fc 5ff

7c3

浮点数

0.250000

0.498040

0.749512 0.970215