DA数模转换实验Word文档下载推荐.docx

1、2熟悉12位A/D转换的方法。D/A卡完成12位A/D转换的实验，转换公式如下： 数字量=模拟量/VrefX2N其中N是A/D的位数，Vref是基准电压。N=12 Vref=5.0 模拟量=2.5则数字量=（5-2.5/5.0） x 2 12=1024 （十进制）三、 实验步骤将自控实验箱上标有AD1IN的插孔与DA1OUT的 插孔相连。（2） 实验硬件原理示意图：由A/D&D/A卡输出模拟量 一 D 转换 一计算机显示结果1、 打开软件，在实验课题菜单中选中 A/D数模转换实验； 或者在左栏快捷区选中A/D数模转换实验项目条，双击即可。2、 在相应弹出的对话框中填写参数；在模拟量对应区填写模

2、拟量注意：模拟量范围从-5-+5V3、 点击变换按钮，响应的模拟量转换成数字量。完成填写参数后，如果点 击运行后，则执行采样数据，等待数据传输完成；点击取消，则取消当前 实验。实验1,实验2共用相同的测量图。在实验1中，数字量为X轴，电压量为丫轴 在实验2中，仍用数字量为X轴，电压量为丫轴4、 完成后起用测量标尺，观测图形并测量数据；在主窗口中单击Measure键，使用弹出标尺，进行单值测量；选择Single项，进行单测量；Double项，进行双测量，测量标尺可以拖 动使用退出实验，在实验课题菜单中选择退出即可。1画出模拟量与数字量的对应曲线。实验三 数字PID控制、实验目的1研究PID控制器

3、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1型系统及其2型系统的稳定误差。、实验内容1系统结构图示于图3.1 o2图3.13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“ 1型”系统，被控对象Gp2（ s）为“1型”系统， 采用PI控制或PID控制可使系统变成“ 2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（T is+1）/s式中 K=KpKiTi= （ 1/K1 ）不难看出PI调结器的增益

4、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Kpo采用PID调节 器相同。6.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：Uk=Kpek+K iek2+Kd（ek-ek-1）其ek2是误差累积和 四、软件使用1、打开软件，在实验课题菜单中选中数字 PID控制实验;或者在左栏快捷区选中数字 PID 控制实验项目条，双击即可。2、 相应弹出的对话框中填写参数，在 AD1标签填写AD采样参数A、 打开AD启用标志，操作：点击即可；B、 填写采样周期（0.01-100S ），操作：填写参数；C、 填写采样

5、电数（50999 ），操作：填写参数 ； D打开AD显示标志， 操作：E、 选择AD采样数据显示颜色，信源颜色按钮；AD启用是AD采样通道开启标志；采样周期最小为 0.01s ；F、 AD显示是AD采样通道显示颜色；（不能使用与系统背景相同的 颜色）填写相关参数 V， KP， KI， KD 电压给定不要超过范围限制；3、 完成填写参数后， 如果点击确认， 则执行采样数据， 等待数据传输完成； 点击取消，则取消当前实验。选择 Single 项，进行单测量； Double 项，进行双测量，测量标尺可以拖动使用退出实验，在实验课题菜单中选择退出即可。五、实验步骤1连续Gp1 （s）为对象的模拟电路图

6、11-1及A/D&D/A信号线。 检查无误后，接通土 12V电源。2输入采样周期T，（参考值T=0.02）3输入参数 Kp, KI, Kd （参考值 Kp=1, Ki=2, kd=0 ） 4观察响应曲线。若不满意，改变 Kp, Ki, Kd 的数值和与其 相对、应的性能指标 p、 ts 的数值。5取满意的 Kp,Ki,Kd 值，观查有无稳态误差。6断开电源，连接模拟电路图11-2，并接上A/D，D/A信号线。 7接通电源，重复 2-8 步骤。六、实验报告1画出所做实验的模拟电路图。2.当被控对象为Gp1 （s时）取过渡过程为最满意时的 Kp, Ki, Kd, 画出校正后的 Bode 图，查出相

7、稳定裕量 和穿越频率 c。3比较对象为Gp1 （s）和对象为Gp2 （s）时三角波输入情况下 的稳态误差。4.总结一种有效的选择 Kp, Ki, Kd 方法，以最快的速度获得满意 的参数。七、PID软件流程图（ek为误差，ek1为上一次的误差，ek2为误差的累积和，uk是控制量）初始化控制步数、采样点数 Poi nt初始化 ek ,ek1,ek2,uk初始系统输出希望值 start画希望值曲线使硬件被控对象初始值输出 =0采集硬件被控对象的输出 in putfinputf浮点化 求 ek=start-inputf判积分分离限uk=kpek+kd（ek-ek1）uk=kpek+kiek2+kd（

8、ek-ek1）判uk是否超上下限输出ukek仁ek ek2=ek2+ek画被控对象第J点输出inputfJ+1JvPoint结束实验四状态反馈与状态观测器1研究现代控制理论中用状态反馈配置极点的方法。2研究状态观测器的设计方法。1 被控对象模拟电路图示于图4.1。C= 100 03带有状态观测器的状况反馈系统方框图示于图 4.2图4.2图中G=eATH= oT （t）dtB （t）=eAtK 1 x 2维状态反馈系统矩阵，由计算机算出。L 2X 1维观测器的反馈矩阵，由计算机算出。Kr 为使y（t）跟踪r（t）乘的比例系数，它由 计算机自动地递推算出。由图 4.2 可得 Xk=GXk-i+HU

9、 k-i+L（Y k-1-CXk-i）Uk=-KX k+KrRk4 .希望的系数极点（参考值）：s1,2=-7.35 j7.5，它对应在Z平面上应为Z1,2=0.712 j0.225. 观测器极点参考值： Z1,2=0.1 j0三、软件使用1.打开软件，在实验课题菜单中选中状态反馈与状态观测器中的阶跃响应； 或者在左栏快捷区选中状态反馈与状态观测器中的阶跃响应实验项目条， 双击即可。2.在弹出的对话框中填写参数，在 AD1标签填写AD采样参数A、 打开AD启用标志， 操作：D打开AD显示标志， 操作：E、选择AD采样数据显示颜色，信源颜色按钮；采样周期最小为0.01s ； AD显示是AD采样通

10、道显示颜色；在相关参数区中填写参数 阶跃给定不要超过给定范围 -5 +53.完成填写参数后，如果点击确认，则执行采样数据，等待数据传输完成；4.实验完成后起用测量标尺，观测图形并测量数据； Double 项，进行双测量，测量标尺可以拖动使用。5.要退出实验，在实验课题菜单中选择退出即可。跟踪响应1、 打开软件，在实验课题菜单中选中状态反馈与状态观测器中的跟踪响 应；或者在左栏快捷区选中状态反馈与状态观测器中的跟踪响应实验项目条， 双击即 可。2、在弹出的对话框中填写相关参数：在 AD1标签填写AD采样参数，参数 的填写与阶跃响应相同；在相关参数区中填写参数 V,阶数，希望极点，观测极点，矩阵

11、A， B， C、，、-、八阶跃给定不要超过给定范围 -5 +53、 其它实验操作与阶跃响应实验相同四、实验步骤1.连接图12所示被控对象模拟电路图，并连接A/D& 2执行程序 , 修正 Kr 参数，使 y（t）=r（t）.五、实验报告1、 画出被控对象模拟电路图。2、 计算 Gp（ S）， A， B， C。3、 计算离散化模拟参数G, H,并与计算机结果比较。4、 计算希望的系统单位阶跃响应指标中的超调量 Gp和调节时间 Ts并与实时控制结果比较。六、状态观测器软件流程图（yk 为 当前输出， yk1 为上一次系统输出， xk1 为上一次的观测阵） （xk 是当前观测阵， u1 是当前控制量）

12、实验五数字滤波器实验1.研究数字滤波器对系统稳定性及过渡过程的影响。2.熟悉和掌握系统过渡过程的测量方法。3.掌握数字滤波器的设计方法。4.了解数字滤波器的通带对系统性能的影响。 、实验内容1需加入串联超前校正的开环系统电路及传递函数（1）实验电路（2）系统开环传递函数计算机（4）数字滤波器的递推公式 模拟滤波器的传函： Tis+1T2S+I利用双线性变换得数字滤波器的递推公式：Uk=qOxU k-i+q1xek+q2xek-iqO=（T-2T2）/（T+2T 2）q1=（T+2T i）/（T+2T 2）q2=（T-2Ti）/（T+2T 2）丁=采样周期 T 1=超前时间常数 T 2=滞后时间

13、常数2需加入串联滞后校正的开环系统电路及传递函数 （1）实验电路U1（3）系统闭环结构图: s+1T2S+1Uk=q0U k-1+q1ek+q2ek-1q0=（T-2T2）/（T+2T 2）q1=（T+2T 1）/（T+2T 2）q2=（T-2T1）/（T+2T 2）T=采样周期 T 1=超前时间常数 T 2=滞后时间常数三、实验步骤1连接模拟电路图，按软件默认的 T1、T2 测量系统阶跃响应，并 记录超调量 p 和调节时间 ts.2改变 T1、T2 重复步骤 1，观察实验结果。四、软件使用1、打开软件， 在实验课题菜单中选中数字滤波器实验中的超前校正； 或者 在左栏快捷区选中数字滤波器中的超

14、前校正实验项目条，双击即可。2、 在相应弹出的对话框中填写参数，在 AD1标签填写AD采样参数 注意：（不能使用与系统背景相 同的颜色）3、 在相关参数区填写参数 V，滞后常数，超前常数 给定电压不要超过提示范围4、 完成填写参数后， 如果点击确认， 则执行采样数据， 等待数据传输完成；5、 完成后起用测量标尺，观测图形并测量数据；在主窗口中单击 Measure 键，使用弹出标尺，进行单值测量； Double 项，进行双测量，测量标尺可以拖动使用6、 退出实验，在实验课题菜单中选择退出即可。滞后校正1、 打开软件， 在实验课题菜单中选中数字滤波器实验中的滞后校正； 或者 在左栏快捷区选中数字滤

15、波器中的滞后校正实验项目条，双击即可。2、 AD1标签填写AD采样参数 参数的填写与超前校正相同3、 在相关参数区填写参数 V,滞后常数，超前常数，其它操作与超前校正相同。1画出所做实验的模拟图，结构图。2分析加数字滤波器前系统的稳定特性。 3从响应曲线中分析校正后的结果并与理论分析比较。六、数字滤波软件流程图（ek为误差，ek1为上一次的误差，uk是控制量，uk1是上一次的控制量）实验六大林算法1、 掌握大林算法的特点及适用范围。2、 了解大林算法中时间常数T对系统的影响。1、 实验被控对象的构成：1）惯性环节的仿真电路及传递函数G（S）=-2/（T 什1） D/A1 Ti=0.22）纯延时

16、环节的构成与传递函数G（s）=e-N=采样周期 N 为正整数的纯延时个数由于纯延时环节不易用电路实现，在软件中由计算机实现。3）被控对象的开环传函为：G（S）=-2e-N /（T1+1）2、 大林算法的闭环传递函数：Go（s）=e-N /（Ts+1） T= 大林时间常数3、 大林算法的数字控制器：D（Z）=（1-e /T）（1-e-/T1Z-1）/k （1-e- /T1）1-e- /TZ-1-（1-e /T）ZN-1 设 k1=e-/T K2=e-/T1 T1=0.2 T=大林常数 K=2（K-Kk2）Uk=（1-k1）ek-（1-k1）k2ek-1+（k-kk2）k1Uk-1+（k-kk2）

17、（1-k1）Uk-N-11、 按电路图接好线路。2、 启动软件，按默认参数运行，观察运行结果。3、 改变大林常数和延时周期数 N,观察运行结果。1、 打开软件，在实验课题菜单中选中大林算法； 或者在左栏快捷区选中大 林算法实验项目条，双击即可。2、 在相应弹出的对话框中填写参数,在AD1标签填写AD采样参数A、打开AD启用标志，操作：B、 填写采样周期（0.01-10S ）,操作：填写参数;C、 填写采样电数（50999 ）,操作：填写参数 ;AD显示是AD采样通道显示颜色；在相关参数区填写参数 V，延时周期，大林常数 注意： 给定电压不要超过给定范围在主窗口中单击Measure键，使用弹出标

18、尺，进行单值测量；Double 项，进行双测量，测量标尺可以拖动使用5、 退出实验，在实验课题菜单中选择退出即可。1、 分析开环系统下的阶跃响应曲线。2、 画出闭环的阶跃响应曲线，并求出超调和响应时间3、 分析大林时间常数对系统稳定性的影响。六、大林算法软件流程图（uknl是上N+1次的控制量）初始化控制步数、采样点数 Point求K,K1,K21 F初始系统输出希望值startinputf浮点化inputf延迟N步求 ek=start-inputf（K-Kk2）U k=（1-k i）ek-（1-k i）k2eki +（k-kk 2）ki Uki+（k-kk 2）（1-ki）U kniek仁e

19、k Ukni更新实验七 炉温控制实验1了解温度控制系统的特点。3研究采样周期T对系统特性的影响。4研究大时间常数系统PID控制器的参数的整定方法。 、炉温控制的基本原理1系统结构图示于图10。图中 Gc （s） =Kp （1+Ki/s+Kds ）Gh （ s） = （1 e-TS） /sGp （ s） =1/ （Ts+1）2.系统的基本工作原理整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和 A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅 的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及 触发脉冲放大等组成。炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导 通角即改变电热炉加

20、热丝两端的有效电压，有效电压的可在 0140V内变化。可控硅的导通角为05CH温度传感是通过一只热 敏电阻及其放大电路组成的，温度越高其输出电压越小。第二部分电路原理图见附录一。3.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：Uk=K pek+Kiek2+Kd （ek-ek-1）其ek2是误差累积和。三、实验内容：1、设定炉子的温度在一恒定值。2、调整 P、I 、D 各参数观察对其有何影响。开环控制实验1、打开软件， 在实验课题菜单中选中炉温控制实验中的开环控制实验； 或者在左栏快捷区选中炉温控制响应中的开环控制实验项目条，双击即可。

21、2、在相应弹出的对话框中填写参数,在AD1标签填写AD采样参数B、 填写采样周期（0.01-10S ），操作：AD采样周期最小为0.01s ；（不能使用与系统背景相同的颜 色）在相关参数区填写参数 该参数是从 0-100 注意：本实验是采用在固定区间加热的比例， 所以参数是从 0-100 Double 项，进行双测量，测量标尺可 以拖动使用闭环控制实验1、打开软件， 在实验课题菜单中选中炉温控制实验中的闭环控制实验； 或 者在左栏快捷区选中炉温控制实验中的闭环控制实验项目条，双击即可。2、相应弹出的对话框中填写参数在AD1标签填写AD采样参数 同开环控制实验在相关参数区填写参数T （给定温度）

22、,KP, KI, KD 注意：给定参数温度T从相对温度0-1003、其它操作同开环实验五、 实验步骤1.将A/D&D/A卡插入计算机的扩展槽中，把A/D&D/A卡和温度控 制盒用 20 芯的扁平信号线相连,然后把温度传感器（热敏电阻）放入炉内，检查无误后，接通温控盒 220V电源。2.输入采样周期 T3.输入参数 Kp, KI, Kd4.观察响应曲线。若不满意，改变 Kp, Ki, Kd 的数值和与其 相对、应的性能指标 p、ts 的数值。5.取满意的 Kp,Ki,Kd 值，观查有无稳态误差。6.记录实验结果。六、 实验报告1 .记录过渡过程为最满意时的 Kp, Ki, Kd 并画出其响应曲线

23、。2.分析此情况下的超调量、响应时间及稳态误差。3.总结一种对温度控制系统有效的选择 Kp, Ki, Kd 方法，以最 快的速度获得满意的参数。七、温度控制软件流程图（可控硅导通角控制量 =05bH, =0导通角最大， =5b导通角为零），实验八 电机调速实验1了解直流电机调速系统的特点。3研究电机调速系统PID控制器的参数的整定方法。、控制的基本原理1 系统结构图示于图8.1 or （t）（t）T计算机含A/D&D/A卡图8.1整个电机调速系统由两大部分组成，第一部分由计算机和 A/D&D/A卡组成，主要完成速度采集、PID运算、产生控制电枢电 压的控制电压，第二部分由传感器信号整形，控制电压功率放大 等组成。电机速度控制的基本原理是：通过D/A输出-2.5v+2.5V 的电压控制7812的输出，以达到控制直流