计算机过程控制实验报告Word下载.docx
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图4-1-1数/模转换实验框图
三.实验内容及步骤
在实验中欲观测实验结果时,只要运行LABACT程序,选择微机控制菜单下的数/模转换实验项目,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始后将自动加载相应源文件,可选用虚拟示波器
(B3)单元的CH1测孔测量波形,详见实验指导书第二章虚拟示波器部分。
测孔连线
数/模转换器(B2)单元OUT2→虚拟示波器(B3)输入端CH1(选X1档)。
四.实验结果截图
5.实验心得
D/A转换的功能是把数字量输入转换为模拟量输出,在D/A转换要求较高的场合,基准电压源通常采用精密基准电压源。
通过数模转换实验我们了解到如何将数字量转换为模拟量。
二模/数转换实验
1、了解模/数转换器A/D芯片ADC0809转换性能及编程。
2、编制程序通过0809采样输入电压并转换成数字量值。
模/数转换实验框图见图4-2-1所示。
图4-2-1模/数转换实验框图
模/数转换器(B8单元)提供IN4~IN7端口,供用户使用,其中IN4、IN5有效输入电平为0V~+5V,IN6和IN7为双极性输入接法,有效输入电平为-5V~+5V,有测孔引出。
二.实验内容及步骤
(1)将信号发生器(B1)的幅度控制电位器中心Y测孔,作为模/数转换器(B7)输入信号:
B1单元中的电位器左边K3开关拨下(GND),右边K4开关拨上(+5V)。
(2)测孔联线:
B1(Y)→模/数转换器B7(IN4)(信号输入)。
(3)运行、观察、记录:
运行LABACT程序,选择微机控制菜单下的模/数转换实验项目,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始后,在虚拟示波器屏幕上显示出即时模/数转换二进制码及其对应的电压值;
再次点击开始,将继续转换及显示,满17次后回到原点显示。
屏幕上X轴表示模/数转换的序号,Y轴表示该次模/数转换的结果。
每次转换后将在屏幕出现一个“*”,同时在“*”下显示出模/数转换后的二进制码及对应的电压值,所显示的电压值应与输入到模/数转换单元(B7)的输入通道电压相同。
每转换满17次后,将自动替代第一次值。
输入通道可由用户自行选择,默认值为IN4。
3.实验结果截图
四.实验心得:
通过本次实验,我们首先了解了LABACT程序的相关功能,是分厂丰富的,手机各种信号,进行相关的信号转换,和信号的控制,输出。
模拟信号由传感器转换为电信号,经放大送入AD转换器转换为数字量,由数字电路进行处理,再由DA转换器还原为模拟量,去驱动执行部件。
三采样与保持
4.3.1采样实验
了解模拟信号到计算机控制的离散信号的转换—采样过程。
二、实验内容及步骤
采样实验框图构成如图4-3-1所示。
本实验将函数发生器(B5)单元“方波输出”作为采样周期信号,正弦波信号发生器单元(B5)输出正弦波,观察在不同的采样周期信号对正弦波采样的影响。
图4-3-1采样实验框图
实验步骤:
(1)将函数发生器(B5)单元的正弦波输出作为系统输入,方波输出作为系统采样周期输入。
①在显示与功能选择(D1)单元中,通过上排右按键选择“方波/正弦波”的指示灯亮,(B5)模块“方波输出”测孔和“正弦波输出”测孔同时有输出。
‘方波’的指示灯也亮,调节B5单元的“设定电位器1”,使之方波频率为80Hz左右(D1单元右显示)。
②再按一次上排右按键,“正弦波”的指示灯亮(‘方波’的指示灯灭),B5的量程选择开关S2置上档,调节“设定电位器2”,使之正弦波频率为0.5Hz(D1单元右显示)。
调节B5单元的“正弦波调幅”电位器,使之正弦波振幅值输出电压=2.5V左右(D1单元左显示)。
(3)构造模拟电路:
按图4-3-1安置短路套及测孔联线,表如下。
1
正弦波信号输入
B5(正弦波输出SIN)→B3(虚拟示波器)CH1(选X1档)
2
采样周期信号
B5(方波输出)→B8输入(IRQ6)
(4)运行、观察、记录:
①复核输入信号:
运行LABACT程序,选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”(Alt+W)项,弹出双迹示波器的界面,点击开始,用虚拟示波器观察系统输入信号(正弦波和方波)。
②再运行LABACT程序,选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样实验项目,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始后将自动加载相应源文件,即可选用本实验配套的虚拟示波器(B3)单元的CH1测孔测量波形
③在显示与功能选择(D1)单元中,按上排右按键选择“方波/正弦波”的指示灯亮,‘方波’的指示灯也亮,调节B5单元的“设定电位器1”,慢慢降低采样周期信号频率,观察输出波形。
三.实验结果截图
80HZ
60HZ
40HZ
20HZ
10HZ
5HZ
4.3.2采样/保持器实验
1.实验目的
1.了解判断采样/保持控制系统稳定性的充要条件。
2.了解采样周期T对系统的稳定性的影响。
3.掌握控制系统处于临界稳定状态时的采样周期T的计算。
4.观察和分析采样/保持控制系统在不同采样周期T时的瞬态响应曲线。
闭环采样/保持控制系统实验构成电路如图4-3-4所示。
1.计算图4-3-4所示的实验被控系统的临界稳定的采样周期T,观察输出端(C)波形。
2.改变实验被控系统的参数,计算被控系统的临界稳定采样周期T,观察输出端(C)波形,並把临界稳定采样周期T计算值和测量值填入实验报告。
图4-3-4闭环采样/保持控制系统实验构成电路
注:
‘SST’用‘短路套’短接!
(1)将函数发生器(B5)单元的矩形波输出作为系统输入R。
(连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)
①在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
②B5的量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,OUT正输出宽度>
6秒。
(D1单元左显示)。
③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=2.5V左右(D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:
按图4-3-4安置短路套及测孔联线,表如下。
(a)安置短路套(b)测孔联线
输入信号R
B5(OUT)→A1(H1)
运放级联
A1(OUT)→A2(H1)
3
送调节器输入
A2A(OUTA)→B7(IN7)
4
调节器输出
B2(OUT2)→A3(H1)
5
A3(OUT)→A5(H1)
6
负反馈
A5A(OUTA)→A2(H2)
7
‘中断请求’线
B5(S)→B8(IRQ6)
8
示波器联接
×
1档
A5A(OUTA)→B3(CH1)
9
B5(OUT)→B3(CH2)
模块号
跨接座号
A1
S4,S8
A2
S1,S6
A3
S3,S10,S11
A5
S3,S7,S10
B5
‘S-ST’
运行LABACT程序,选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”(Alt+W)项,弹出双迹示波器的界面,点击开始,用虚拟示波器观察系统输入信号。
②运行LABACT程序,选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样/保持实验项目,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始后将自动加载相应源文件,运行实验程序,使用虚拟示波器CH1通道观察A5A单元输出OUTA(C)的波形。
③该实验的显示界面的采样周期T(界面右上角)可由用户点击“停止”键后,在界面上直接修改,改变这些参数后,只要再次点击“开始”键,即可使实验机按照新的控制参数运行。
④采样周期T设定为10ms、30ms和50ms,使用虚拟示波器CH1通道观察A5A单元输出OUTA(C)的波形。
观察相应实验现象。
记录波形,并判断其稳定性。
三.实验截图:
10ms
30ms
50ms
4.实验心得
通过对不同的频率采样来看采样频率越高,采样点数越密,所得离散信号就越逼近于原信号。
采样频率过低,采样点间隔过远,则离散信号不足以反映原有信号波形特征,无法使信号复原,采样定理说明采样频率与信号频谱之间的关系,是连续信号离散化的基本依据。
同时还了解了,保持器的功能,更形象的理解了保持器的功能的概念。
做实验要保证好系统稳定的条件,如果特征方程的根都在左半S平面,即特征根都具有负实部,则系统稳定。
还要注意采样周期T对系统稳定性的影响。
四微分与数字滤波实验
4.4.1微分与微分平滑
一.实验要求
1.了解微分反馈的原理及对被控对象的影响。
2.了解和掌握微机控制系统实现微分反馈的方法及数字调节器D(Z)输出数值序列的计算。
3.观察和分析微分运算中的采样周期T与微分系数TD对系统阶跃响应性能的影响。
4.观察和分析微分平滑运算中的采样周期T与微分系数TD对系统阶跃响应性能的影响。
微分与微分平滑系统构成如图4-4-2所示。
1.分别选择微分算法和微分平滑算法,设置微分系数TD和反馈系数KD和采样周期T,观察输出端(C)波形。
2.改变图4-4-2中被控对象的惯性时间常数,设置微分系数TD和反馈系数KD和采样周期T,观察输出端(C)波形,测量时域特性,填入实验报告。
图4-4-2微分与平滑实验构成
①在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
②B5的量程选择开关S2置下档,调节设“定电位器1”,OUT正输出宽度>
3秒。
③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=2.5V左右(D1单元右显示)。
按图4-4-2安置短路套及测孔联线,表如下。
(a)安置短路套(b)测孔联线
S5,S7,S10,S11
B5(OUT)→A2(H1)
A2A(OUTA)→A5(H1)
信号输出
A5A(OUTA)→B7(IN4)
微分反馈
B2(OUT2)→A2(H2)
B5右侧输出(S)→B8(IRQ6)
B2(OUT2)→B3(CH2)
②运行LABACT程序,在微机控制---平滑与数字滤波菜单下分别选择微分或微分平
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