《计算机控制技术》实验指导书.doc

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1、计算机控制技术实验指导书（能源与动力学院用）南京航空航天大学能源与动力学院二四年七月目 录实验一 A/D转换实验设计（设计性实验）（2）实验二 D/A转换实验设计（设计性实验）（5）实验三 PID控制及参数整定实验（演示实验）（8）实验一 A/D转换实验设计（设计性实验）一. 实验目的（1） 了解模/数的转换的基本原理。（2） 掌握ADC0809的使用方法，掌握8086汇编语言的编程方法。二. 实验设备（1） DICE-8086H增强型微机原理接口实验仪一台，IBM PC机一台，8086汇编语言编译软件。（2） 导线，数据接线若干。（3） 万用表一块。三. 实验内容利用实验板上的ADC0809

2、做A/D转换器及电位器W1提供模拟量输入，编制程序，将模拟量转换成二进制数字量,通过系统显示板观察结果。（1） 硬件原理图如下（2）硬件线路连接 将ADC0809的CS4连到译码电路8000H插孔；将 ADC0809通道0模拟输入端IN0连电位器W1的中心插头0-5V插孔AIN1；将ADC0809输出端JX6与总线接口JX0相连。（2） 软件设计框图开始启动0809进行本次A/D转换沿时等待A/D转换结果读取A/D转换结果将结果转换成显示代码调用转换结果子程序l编程提示1） ADC0809的START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号，实验电路中将其相连，以便同时锁存通道

3、地址并开始A/D采样转换，其输入控制信号为CS和WR，故启动A/D转换只需如下两条指令：MOV DX，ADPORT ；ADC0809端地址OUT DX，AL； 发CS和WR信号并送通道地址2） 用沿时方式等待A/D转换结果，使用下述指令读取A/D 转换结果。MOV DX，ADPORTIN AL，DX3） 循环不断采样A/D转换结果，边采样边显示A/D转换后的数字量。四. 实验步骤1） 按原理图连好实验线路。2） 编制、输入并运行实验程序。 如在连机情况下，可将编制好的程序输入，编译，运行，即可进行实验。计算机系统内有编制好的程序，可直接编译运行。如在无PC机时，可在8088系统显示监控提示符“

4、P.”时，输入起始段地址F000后按F1键，再输入起始偏移地址9000，按EXEC键，在系统上显示“0809XX”，“XX”表示输入的模拟量转换后的数字量。3） 调节电位器W1，显示器上会不断显示新的转换结果。模拟量和数字量对应关系的典型值为：0V00H， +2.5V80H，+5VFFH。4）用万用表测出W1输出电压，并记录显示屏上的相应数据。作出转换图，即VD。5） RESET键退出或按STOP键后按MON键。6） 打印程序清单。7） 求ADC0809芯片的整量化误差。五、 思考题： 1） 若改用EOC信号来申请中断读A/D值、程序如何设计？2） 若输入模拟电压为2.4V,理论上转换值为多少

5、?实际为多少?分析原因。实验二 D/A转换实验设计（设计性实验）一、 实验目的1. 了解D/A转换的基本原理。2. 了解D/A转换芯片0832的性能、使用方法、对应硬件电路及编程方法。二、 实验仪器1 IEC-8086H微机原理增强实验系统一套，IBM PC机一台。2 导线一根，数据接线一根。3 示波器一台。4 万用表一块。三、 实验内容编写实验程序，用DAC0832产生方波，锯齿波，用示波器观察波形。1. 硬件原理图如下将DAC0832片选信号插孔CS5和译码器输出8000H插孔相连。将DAC0832芯片D0D7孔用数据线与系统总线相连。将示波器与DAC0832芯片左侧AOUT孔相连。开始开

6、始2. 软件设计框图数据00送AL寄存器数据00送AL寄存器AL中的数据输出到0832AL中的数据输出到0832沿时取反AL中的数据取反AL中的数据 产生方波软件框图 产生锯齿波软件框图3. 编程提示(1) 产生方波程序编程提示：首先由CS片选信号确定DAC寄存器的端口地址，然后锁存一个数据通过DAC0832输出，产生方波信号的周期由沿时常数决定。典型程序如下：MOV DX，DAPORT ；DAC0832口地址MOV AL，DATA ；输出数据到0832OUT DC，AL产生方波信号的周期由延时常数确定。(2)产生锯齿波程序： 0832芯片输出产生锯齿波，只须由AL中存放数据的增减来控制。当A

7、L中数据从00逐渐增加到FF产生溢出，延时后，再从00增大到FF，不断循环，从而产生连续不断的锯齿波。四、 实验步骤1 按图连好实验线路。2 按软件设计框图及实验原理编制程序。3 编译运行实验程序。4 用示波器测量0832左侧AOUT插孔，观察输出波形。5 打印程序清单。五、 思考题1 如何改变输出波形的频率？2 实验中的电位器作用是什么？实验三 PID控制及参数整定实验（演示实验）一. 实验目的1. 了解PID控制的基本工作原理。2. 掌握PID控制参数的整定方法。二. 实验设备PCS工业过程控制实验台。PCS工业过程控制实验台由四个控制回路构成，即流量控制回路；液面控制回路；温度控制回路和

8、压力控制回路。微机一台。三. 实验内容及步骤在工业生产过程中，对于流量、液面、温度和压力动态过程测量和控制，希望误差小，响应快和稳定性好，根据不同系统及品质要求，通常对系数采用P、PI、PID各种组成方式对系统进行控制，为求得给定最佳P、I、D三种参数有多种方法整定PID参数，“凑试法”为其中一种有效的整定方法，对PID的三个参数Kp、Ti、TD运用凑试法可求得满足各回路动态过程控制的最佳值。本实验主要以液面高度过程控制为对象进行PID参数整定过程的演示。1. 液面控制系统组成液面高度控制回路由供水箱、水泵、被控液位水箱和液位传感器及管路阀门组成。2. 演示步聚：1) PID控制比例环节的作用

9、，即Kp的大小对系统的影响。比例调节系统的静态和动态特性都取决于比例系数Kp的大小、增大比例系数Kp，一般将加快系统的响应，有利减少静差，但Kp过大会使系统有较大的超调，并产生振荡，使系统稳定性变坏。(a) 设定Ti=9999 TD=0 Kp=20液位设定值SP=2529静查X=2.00(b) 改变Kp=100 Ti、TD不变液位设定值SP=2529静压X=0.50(c) Kp=999 X=19.83 液位设定值SP=2529静压X=0.18但水泵断续供水，工作不平稳2) PID控制积分环节的作用，即Ti 的大小对系统的影响比例调节的主要缺点是有静差，而在比例调节作用的基础上加上积分作用，就可

10、以消除静差，但积分时间常数Ti选得很大，则积分作用较弱，过液过程没有振荡，但消除偏差需要的时间较长，如果Ti选择得过太小，就能计起持续的振荡，甚至发生危险。(a) Kp=20 Ti=40 TD=0液位设定值SP=2529静压X=0.1 0系统调节时间增长，振荡消除，静差减小。(b) Kp=20 Ti=0.5 TD=0液位设定值SP=2529系统振荡。3) PID控制微分环节的作用，即Td 的大小对系统的影响(a) Kp=20 Ti=0.5 TD=5液位设定值SP=2529系统逐渐消除振荡。(b) Kp=20 Ti=0.5 TD=20 液位设定值SP=2529系统响应明显得到改善。4) “凑试法”PID参数整定设 Ti=999 TD=0用凑试法求Kp临界值Kp=100 液位设定值SP=2022Kp=200 液位设定值SP=2022Kp=300 液位设定值SP=2022Kp=400 液位设定值SP=2022此时系统出现临振荡加积分， Kp=450 Ti=5 液位设定值SP=2022 Ti=3Ti=2 液位设定值SP=2022Ti=1 液位设定值SP=2022Ti=0.5 液位设定值SP=2022Tr=2时，系统响应波形最好参数整定为 Kp=450 Ti=2