计算机控制技术实验教学大纲.docx
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计算机控制技术实验教学大纲
计算机控制技术实验教学大纲
一、制定本大纲的依据
根据2004级电气工程及其自动化专业培养计划和计算机控制技术课程教学大纲制定本实验教学大纲。
二、本实验课程的具体安排
实验项目的设置及学时分配
序号
实验项目名称
内容简介（50字左右）
实验学时
实验要求
实验类型
实验类别
每组人数
1
微机控制直流电机闭环调速实验
熟悉PID控制方法的控制规律，掌握不同P、I、D参数对控制系统的影响，掌握整定PID参数的方法。
2
必修
验证
专业
2
2
平滑与数字滤波实验
掌握平滑与数字滤波的原理和方法，采用模拟一阶惯性环节的数值滤波和四点加权平均数字滤波两种方法，实现滤波功能，观察、记录滤波前后各波形，掌握各参数对滤波效果的作用。
2
必修
验证
专业
2
3
组态软件的使用实验
了解组态软件的主要功能，掌握组态软件（组态王KingView）的使用方法。
开发上位机“反应车间监控中心”软件，包括工艺流程图、实时曲线及报警窗口等。
2
必修
验证
专业
2
4
上位机控制交流变频调速实验
了解RS-485通信原理、USS协议，掌握用组态软件的开发方法及外部设备的连接方法。
开发上位机“交流变频调速远程控制”软件，包括工作原理图、实时曲线及报警窗口。
2
必修
综合
专业
2
5
嵌入式系统的开发方法及应用实验
了解嵌入式系统的开发过程，掌握其开发调试的方法。
按设计方案连接线路，编写程序，调试。
2
必修
综合
专业
2
三、本实验课在该课程体系中的地位与作用
计算机控制技术实验是可视化程序设计及应用课程的重要组成部分，属于学科专业实验范畴。
作为与相关教学内容配合的实践性教学环节，应在计算机控制技术理论课教学过程中开设。
学生应具有微机原理、自动控制原理、单片机原理等基础知识。
四、学生应达到的实验能力与标准
通过本课程实验课程的学习，使学生了解如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产，使学生既牢固掌握计算机控制技术的基本方法，使学生系统地掌握计算机控制系统的设计、开发方面的知识，可根据要求设计计算机控制系统。
本实验课程为学生解决实际应用中遇到的问题打好基础。
本课程实验要求学生熟悉PID控制方法的控制规律，掌握不同P、I、D参数对控制系统的影响，掌握整定PID参数的方法；了解组态软件的主要功能，掌握组态软件（组态王KingView）的使用方法；掌握平滑与数字滤波的原理和方法，采用模拟一阶惯性环节的数值滤波和四点加权平均数字滤波两种方法，实现滤波功能；了解RS-485通信原理、USS协议，掌握用组态软件的开发方法及外部设备的连接方法；了解嵌入式系统的开发过程，掌握其开发调试的方法。
要求：
按设计要求制订方案，连接实验线路，直至正确地实现设计功能。
理解设计方案后自己动手编写、修改程序，调试通过后写出实验报告。
五、讲授实验的基本理论与实验技术知识
实验一微机控制直流电机闭环调速实验
1．实验内容：
（1）运行原始实验程序，画出其直流转速对应的电压的波形。
（2）增加给定为32H，其余参数同a，画出其n的波形。
（3）去掉IBAND，其余参数同a，画出其n的波形。
（4）KPP=0FFFH，其余参数同a，画出其n的波形。
（5）KII==0FFFH，其余参数同a，画出其n的波形。
（6）KDD==0FFFH，其余参数同a，画出其n的波形。
（7）根据以上测试，选择一组较好的参数，进行实验。
2.实验要求
按图接线。
通过实验掌握数字PID工作原理及调节器各参数的整定方法。
TDN-AC/ACS系统的8255PB10脉冲信号为控制量，经驱动电路驱动电机运转。
霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量，在参数给定情况下，经PID运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。
其中OPCLK为1.1625Mhz时钟信号。
经8253的2号通道分频输出1ms的方波，接入8259产生IRQ6中断，作为系统采样时钟：
PB10产生PMW脉冲计时及转速累加。
8259的IRQ7中断用于测量电机转速。
图1.1
3．实验基本仪器
微机、TND-AC/ACS开发实验箱。
实验二平滑与数字滤波实验
1．实验内容
计算机对含有干扰的正弦信号（约0.5~1Hz通过采样输入，然后进行数字滤波处理，以保留正弦信号，去除干扰，最后变成模拟量C输出。
（1）模拟一阶惯性环节的数字滤波。
（2）四点加权平均数字滤波。
2.实验要求：
（1）模拟带有尖脉冲干扰的正弦信号。
（2）进行滤波器参数的计算。
（3）确定采样周期。
（4）按实验指导书连接线路。
（5）调用程序实现滤波。
3.实验仪器：
微机、TND-AC/ACS实验箱。
实验三组态软件的使用实验
1．实验内容
开发上位机“反应车间监控中心”软件，包括工艺流程图、实时曲线及报警窗口。
如图3.1所示。
图3.1
（1）建立新项目
（2）设计图形界面
（3）定义外部设备和数据库
（4）动画连接
对三个对象进行填充连接，用数值标注各液面高度。
（5）设置实时曲线与实时报警窗口
（6）调试、运行软件
2．实验要求
运行画面如下图所示。
图3.2
3.试验仪器
微机、电机。
实验四上位机控制交流变频调速实验
1．实验内容：
开发上位机“交流变频调速远程控制”软件，包括工作原理图、实时曲线及报警窗口。
如图所示。
图4.1
（1）建立新项目。
（2）设计图形界面。
（3）定义外部设备和数据库。
（4）用数值标注电机转速。
（5）设置实时曲线与实时报警窗口。
（6）调试、运行软件。
2.实验要求：
运行画面如下所示。
图4.2
3.试验设备
微机
实验五嵌入式系统的开发方法及应用实验
1.实验内容和要求：
（1）正确连接各部件。
（注意：
严禁带电操作！
）连线如图5.1所示。
图5.1
（2）用BOOTLOADER对实验板进行测试
将WINDOWS中的超级终端的应用程序打开：
开始/程序/附件/通讯/超级终端，并按下各图进行设置：
图5.2
图5.3
此时目标板上的J1的2，3脚应短路（1脚的焊盘是方的）。
接通板子的电源。
在超级终端中能看到BOOTLOADER的启动信息：
图5.4
（3）开发、仿真调试程序过程
运行桌面上的JTAG-NT&2000.exe；然后再进入SDT2.5编写程序，执行ARMdebuggerforwindows（在桌面上），点击SDT的File->Open，选择SDT文件夹demo中的LED.apj文件，点击确定按钮。
点击Debug按钮，再按buid按钮，点击GO按钮，以运行程序。
按以上方法，再做串行口实验UART实验。
观察以上两个程序的运行结果。
（4）用超级终端观察uClinux的启动过程
保证目标板上的J1的1，2脚短路（1脚的焊盘是方的）。
接通板子的电源。
在超级终端中能看到板子的启动信息，之后看到LINUX的命令提示符，如下图所示。
在命令提示符下键入ls（回车），可以看到板子的文件目录（键入其它常用的LINUX命令也可以执行）。
图5.5
5.网络实验
uClinux启动后，在超级终端中用命令：
ifconfigeth0192.168.100.120配置网络。
（这里，宿主机IP为192.168.100.119，子网掩码为255.255.255.0，用主户应根据实际网络情况做变动）。
然后，用网线把目标板接入到局域中。
执行PING命令就可以PING通局域网中的计算机了，如下图所示。
这时，在局域网中的计算机上的IE的地址栏中键入目标板的IP地址，就可以看到如上图所示的画面。
如果局域网已经接入互联网，则点击上图中的“首页”就可以进入到微芯力公司的网站。
六、实验的考核与成绩评定
以实验报告和学生实际操作能力为主，参考提问和出勤情况等，综合评定给出计算机控制技术课程平时成绩。
七、主要参考书
1．计算机控制系统，高金源，北京：
高等教育出版社，2004年，第1版
2．微型计算机控制技术，谢剑英，北京：
国防工业出版社，2001年，第3版
3．Computer-ControlledSystem-TheoryandDesign,ThirdEdition,K.J.Astrom,B.Wittenmark,2002.1
制定人：
审定：
批准：
2007年12月
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