计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告
实验一系统认识及程序调试练习
实验目的
1．掌握TD-ACC+实验教学系统联机软件中的各菜单功能，熟练掌握其中的程序编辑、编译、链接、加载及调试方法。
2．了解TD-ACC+实验教学系统的系统资源及硬件操作环境。
实验设备
PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套
实验内容
1．阅读“第一部分i386EX 系统板介绍”，了解TD-ACC+实验教学系统的构成；
2．读懂实验程序，对实验程序进行编辑、编译、链接、加载及调试练习。
实验原理
调试下列程序：在显示器上显示一行26个英文字母，换行后重复进行。
第一种实现方法：显示两行字母之间的延时时间采用软件延时方式。
实验程序1（采用软件延时方式）
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: MOV CX,001AH ；显示字符个数（26）→CX
MOV AH, 01
MOV AL, 13
INT 10H ；显示换行
CALL DELAY ；调用延时子程序
MOV AL,41H ；送字符‘A’的ASCⅡ码
AGAIN: MOV AH,01 ；显示一个字符
INT 10H
INC AL ；下一显示字符的ASCⅡ码
LOOP AGAIN ；连续显示26个字母
JMP START ；重复进行
DELAY: PUSH CX ；延时子程序
MOV CX,0FFFFH
DEL1: PUSH AX
POP AX LOOP DEL1 POP CX RET CODE ENDS
END START 第二种实现方法：显示两行字母之间的间隔时间用内部定时器8254进行控制，时间到由定时器的OUT 端发出脉冲信号到中断控制器8259的中断信号输入端，向CPU 请求中断，在中断程序中完成显示一行字母的功能。
硬件接线如图1-1，用排线将i386内部1#定时器
输出OUT1连接到8259的一个中断请求端IRQ7。
8254与8253类似，它们的编程方式是兼容的，其控制字格式如下： D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0
SC 1 SC 0——所选计数器 0 0 计数器0 0 1 计数器1 1 0 计数器2 1 1 无意义 RW 1 RW 0——读/写格式 0 0 锁定当前计数值（供CPU 读取） 0 1 只读/写低8位 1 0 只读/写高8位 1 1 先读/写低8位，后读/写高8位
M 2 M 1M 0——工作方式选择 0 0 0 方式0 0 0 1 方式1 X 1 0 方式2 X 1 1 方式3 1 0 0 方式4 1 0 1 方式5 BCD ——计数格式 0 计数器按二进制格式计数 1 计数器按BCD 码格式计数
实验程序2（采用定时中断方式） CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: MOV AX,OFFSET IRQ7；填写8259的7号中断矢量入口地址的偏移量 MOV SI,003CH ；填写8259中断7的中段矢量 MOV [SI],AX ；填偏移量矢量 MOV AX,CS ；填写8259中断矢量入口地址的段地址 MOV SI,003EH ；填写7号中断段地址矢量 MOV [SI],AX
CLI ；关系统总中断 CALL SYSINTI ；调用系统初始化子程序 MOV DX,0F043H MOV AL,076H ；初始化1＃定时器 OUT DX,AL
MOV DX,0F041H
MOV AL,10H ；定时10ms 时间常数低8位 OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的低字节
SC 1 SC 0 RW 1 RW 0 M 2 M 1 M 0 BCD 24MHz TMROUT1 INT3
TMRCLK1 CLK2 i386EX CPU 分频
OUT1
IRQ7
1M 图1-1
MOV X,0F041H
MOV AL,27H ；定时10ms时间常数高8位
OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的高字节
MOV BX,64H
MOV AH, 01
MOV AL, 13
INT 10H ；显示换行
AGAIN: STI ；打开系统总中断
HLT ；停机等待直到有中断产生
JMP AGAIN ；继续
IRQ7: DEC BX
JNZ FINISH
MOV BX,64H
MOV CX,001AH
MOV AL,41H
AGAIN1: MOV AH,01
INT 10H
INC AL
LOOP AGAIN1
MOV AH, 01
MOV AL, 13
INT 10H
FINISH: MOV AL,20H ；中断结束
OUT 20H,AL
IRET ；中断返回
SYSINTI: MOV AX,8000H ；系统初始化子程序（已保存在机器中）OUT 23H,AL ；扩展IO使能
XCHG AL,AH
OUT 22H,AL
OUT 22H,AX
MOV DX,0F822H ；初始化管脚配置P2CFG，配置CS0#
MOV AL,70H
OUT DX,AL
MOV DX,0F824H ；初始化管脚配置P3CFG,配置主片IRQ7
MOV AL,0B2H
OUT DX,AL
MOV DX,0F832H ；初始化管脚配置INTCFG
MOV AL,0AH
OUT DX,AL
MOV DX,0F834H ；初始化管脚配置TMRCFG
MOV AL,15H ；将GATE1接VCC
OUT DX,AL
MOV AL,11H ；初始化主片8259
OUT 20H,AL
MOV AL,08H
OUT 21H,AL
MOV AL,04H
OUT 21H,AL
MOV AL,01H
OUT 21H,AL
MOV AL,6FH ；写主片8259的中断屏蔽字，允许主片的IRQ7(用
OUT 21H,AL 户程序使用)和IRQ4(系统通讯用)
MOV AL,11H ；初始化从片8259
OUT 0A0H,AL
MOV AL,30H
OUT 0A1H,AL
MOV AL,02H
OUT 0A1H,AL
MOV AL,01H
OUT 0A1H,AL
MOV AL,0FFH
OUT 0A1H,AL
RET
CODE ENDS
END START
实验步骤
1．打开微机及实验系统电源。
2．如提示联机有问题，检查USB及串口通讯线是否正常连接，并按复位按钮（置于实验面板上的i386EX 系统小板上）。
3．编辑程序1。然后编译链接并加载，如中间出现错误，则按提示进行修改，直至加载成功。
4．按工具栏上的“RUN”按钮执行程序。
5．观察输出窗口的显示内容并记录。如结果不正确，使用单步、跳过、断点方式运行调试程序。
6．试用单步、跳过、断点方式运行调试程序，记录运行中间寄存器变化及显示结果。
7．编辑程序2。其中系统初始化子程序已保存在机器上，文件名：c:\shiyan\csh.asm。打开该文件，将该文件复制粘贴到编辑程序2中。
8．用排线连接控制计算机上的IRQ7与OUT1信号。
9．同步骤5。
10．改变编辑程序2中软件计数器BX的值，调整两行字母之间的显示时间间隔，重复以上步骤。
实验结果
实验1-1实验结果
实验1-2实验结果
结论：改变编辑程序2中软件计数器BX的值，即调整两行字母之间的显示时间间隔，时间调大，两行字母之间的显示时间间隔变长。
实验二D/A转换实验
实验目的
1．学习掌握D/A转换的基本原理及TLC7528 芯片的性能。
2．学习利用DAC产生连续波形的编程方法。
实验设备
PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套
实验内容
编写实验程序，实现D/A转换产生周期性同步的锯齿波和方波（如图2-1），并用虚拟示波器观察波形。
图2-1
实验原理
本实验采用TLC7528 芯片，它是8 位、并行、两路、电压型输出数模转换器。其主要参数如下：转换时间100ns，满量程误差1/2 LSB，参考电压－10V ~ +10V，供电电压+5V~+15V，输入逻辑电平与TTL 兼容。
方法一：软件延时
控制计算机按一定规律连续输出数据到DAC转换器，转换后产生相应的连续波形。实验中的锯齿波由数据00H～FFH连续循环输出产生，上升幅度为01个数据量，即每输出一次后数据加一，数据输出的时间间隔由软件延时控制；方波由两个数据00H和FFH交替输出产生，每当锯齿波数据由FFH变到00H（用加一指令即可）时方波变换为另一个数据（00H 变为FFH或FFH变为00H），从而实现两波形的同步效果。
实验平台中的TLC7528 的八位数据线、写信号线和通道选择控制线已接至控制计算机的总线上。片选线预留出待实验中连接到相应的I/O 片选上，具体如图2-2。
图2-2
以上电路是TLC7528 双极性输出电路，输出范围－5V ~ +5V 。“W101”和“W102”分别为A 路和B 路的调零电位器，实验前先调零，用DEBUG 命令直接往TLC7528 的A 口和B 口中送入数字量80H ，分别调节“W101”和“W102”电位器，用万用表分别测“OUT1”和“OUT2”的输出电压，应在0mV 左右。
控制计算机-IOW → 数模转换器-WR ： IOW 为D/A 的写信号；
控制计算机-IOY1→数模转换器-CS ： IOY1为D/A 转换器片选信号，其地址可选为0640H~0641H ；
控制计算机-XD0~XD7→数模转换器- D0~D7：控制计算机的八位数据线接至D/A 转换器的八位数据输入端；
控制计算机-A0→数模转换器- A0：A0为0选中通道A ，为1选中通道B 。 参考流程：
图2-3
开始
变量2取反 变量1是否为0?
变量1送D/A 通道A
变量1、2=0
变量2送D/A 通道 B 调用延时子程序
变量1加一
Y N
程序2-1
code segment
assume cs:code
mov bl,0h
mov bh,0h
start: mov dx,0640h
mov al,bl
out dx,al
mov dx,0641h
mov al,bh
out dx,al
call delay
inc bl
jnz start
not bh
jmp start
delay: push cx
mov cx,0ffh
del1: push ax
pop ax
loop del1
pop cx
ret
code ends
end start
方法二：利用定时器控制输出间隔时间。同实验一，对控制计算机内的1#计数器编程，定时时间1ms，时间到由定时器OUT1产生的信号接到控制计算机的中断请求IRQ7申请中断，在中断程序中进行D/A数据输出。
自行设计接线图及程序流程图。
图2-3
程序2-2：
DA1_ADDR EQU 0640H
DA2_ADDR EQU 0641H
STACK1 SEGMENT STACK
DW 256 DUP(?)
STACK1 ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: C ALL SYSINTI ;调用系统初始化子程序
MOV BL,00H ;赋D/A输出初值0
MOV BH,10H
AGAIN: CALL DELAY
MOV AL,BL
MOV DX,DA1_ADDR ;选择数模转换单元的OUT1端作为模拟量的输出
OUT DX,AL ;D/A输出当前AL中的值
MOV AL,BH
MOV DX,DA2_ADDR
OUT DX,AL
INC BL
NOT BH ;AL加一，准备下一次D/A输出值
JNZ AGAIN
DELAY: PUSH CX ;延时子程序
MOV CX,0200H
DEL1: PUSH AX
POP AX
LOOP DEL1
POP CX
RET
SYSINTI: MOV AX,8000H ;系统初始化子程序
OUT 23H,AL ;扩展IO使能
XCHG AL,AH
OUT 22H,AL
OUT 22H,AX
MOV DX,0F822H ;初始化管脚配置P2CFG，配置CS0#
MOV AL,70H
OUT DX,AL
MOV DX,0F824H ;初始化管脚配置P3CFG,配置主片IRQ7
MOV AL,0B2H
OUT DX,AL
MOV DX,0F832H ;初始化管脚配置INTCFG
MOV AL,0AH
OUT DX,AL
MOV DX,0F834H ;初始化管脚配置TMRCFG
MOV AL,15H ;将GATE1接VCC
OUT DX,AL
RET
CODE ENDS
END START
实验步骤
1．按图接线，画“о”的线需自行连接，不带“о”的线电路板上已连好无须连接。连接好后，请仔细检查，无误后方可接通电源。
2．D/A转换器调零。在输出窗口区/调试窗口下的“>”提示符后键入O 0640 80↙，用虚拟万用表测量数模转换单元OUT1端，调电位W101使该端输出电压为0.00V，同样键入O 0641 80↙，用虚拟万用表测量数模转换单元OUT2端，调电位W102使该端输出电压为0.00V。
3．编辑程序1，延时子程序文件名：c:\shiyan\yanshi.asm可以打开并粘贴到程序中。然后编译链接并加载，如中间出现错误，则按提示进行修改，直至加载成功。
4．按工具栏上的“RUN”按钮执行程序。
5．点击虚拟示波器菜单，进入虚拟示波器界面，按“运行”按钮观察并记录OUT1、OUT2输出波形。
6．如示波器显示不正确，运用调试命令调试程序，找出程序中的问题，使之实现预期的结果。
7．完成方法二的接线，编辑程序2，重复步骤3～6。
8．改变计数器的定时时间，以改变锯齿波的周期，重复以上步骤，用示波器观察输出波形并记录。
实验结果
实验2-1
实验2-2
思考题
如实验中的8253计数器定时时间为1ms，则锯齿波的周期为多少？
如实验中的8253计数器定时时间为1ms，则锯齿波的周期为350ms。
实验三A/D转换实验
实验目的
1．学习掌握A/D转换的基本原理及ADC0809器件的性能。
2．掌握实验教学系统中A/D转换单元的电路原理。
3．了解模数转换器的采样作用及学习选择采样周期。
实验设备
PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套
实验内容
1．当输入电压为–5.00V到+5.00V之间变化时，由显示器上读取A/D转换数值。
2．当A/D输入为连续信号时，由A/D输入并由D/A直接输出，用示波器观察D/A端输出的相应信号。改变采样周期观察波形何时失真，观察D/A器件的零阶保持器的作用。
实验原理
1．ADC0809 芯片主要包括多路模拟开关和A/D转换器两部分，其主要特点为：单电源供电、工作时钟CLOCK 最高可达到1200KHz、8 位分辨率，8个单端模拟输入端，TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。TD-ACC+教学系统中的ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK(1MH z)上。其它控制线根据实验要求可另外连接(A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。其中IN0~IN5的模拟量输入允许范围：0V~4.98V，对应数字量00H~FFH，2.5V对应80H。IN6和IN7两路由于接了上拉电阻，所以模拟量输入允许范围：-5V~+4.96V，对应数字量
00H~FFH 。0V 对应80H 。模数转换单元原理图如图3-2。根据实验内容一，可以设计出如图3-1所示的实验线路图。–5.00V 到+5.00V 的输入电压由单次阶跃单元电路的电位器进行调节获得，考虑模拟量输入允许范围（-5V~+4.96V ）选取IN7为模拟量输入端，因而地址线A 、B 、C 应接高电平（+5Ｖ），ADC0809转换器的启动信号START （STR ）由内部1#定时器输出信号OUT1控制，转换结束后数据锁存在三态输出锁存器中，当计算机读取数据时，IN 语句中的地址信号IOY0有效，使得ADC0809输出允许信号OE 有效，转换好的数据出现在ADC0809数据端口上供计算机读取。
图3-1
模数转换单元-A ，B ，C →+5V ：选择A/D 输入通道为INT7，地址码为“111”；
单次阶跃单元-X →+5V ，U14-Z →-5V ：使U14单元的Y 端输出 –5 V~ +5V 连续可调电压；控制计算机-分频器→模数转换单元-CLOCK ：提供给A/D 器件的时钟信号，频率为1MHz ；同时该信号提供给内部计数器作时钟。控制计算机-OUT1→模数转换单元-STR ：控制计算机的1#计数器输出定时信号，启动A/D 转换器。控制计算机-/IOY0→模数转换单元-/OE ：控制计算机的端口有效地址/IOY0使模数转换ADC0809的输出允许控制OE 有效，ADC0809三态输出锁存缓冲器中的数据可供计算机读取。控制计算机- XD0~XD7→模数转换单元- D0~D7：控制计算机的数据线接A/D 转换器的八位数据线。
图3-2
参考流程：
XD0-XD7
开始
图3-3
程序3-1：
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: CALL SYSINTI ;调用系统初始化子程序
MOV DX,0F043H ;初始化1#定时器
MOV AL,076H
OUT DX,AL
TIME: MOV DX,0F041H ;写1#定时器
MOV AL,0E8H ;1ms定时器低8位
OUT DX,AL
MOV DX,0F041H
MOV AL,03H ;1ms定时器高8位
OUT DX,AL
CALL DELAY1 ;调用延时子程序1 (>1ms)
MOV DX,0600H ;读A/D采样值
IN AL,DX
CALL DSPY ;调用显示子程序
CALL DELAY2 ;调用延时子程序2 (500ms JMP TIME SYSINTI:MOV AX,8000H ;系统初始化子程序 OUT 23H,AL ;扩展IO使能 XCHG AL,AH OUT 22H,AL OUT 22H,AX MOV DX,0F822H ;初始化管脚配置P2CFG，配置CS0# MOV AL,70H OUT DX,AL MOV DX,0F824H ;初始化管脚配置P3CFG,配置主片IRQ7 MOV AL,0B2H OUT DX,AL MOV DX,0F832H ;初始化管脚配置INTCFG MOV AL,0AH OUT DX,AL MOV DX,0F834H ;初始化管脚配置TMRCFG MOV AL,15H ;将GATE1接VCC OUT DX,AL MOV AL,11H ;初始化主片8259 OUT 20H,AL MOV AL,08H OUT 21H,AL MOV AL,04H OUT 21H,AL MOV AL,01H OUT 21H,AL MOV AL,6FH ;写主片8259的中断屏蔽字，允许主片的IRQ7 OUT 21H,AL MOV AL,11H ;初始化从片8259 OUT 0A0H,AL MOV AL,30H OUT 0A1H,AL MOV AL,02H OUT 0A1H,AL MOV AL,01H OUT 0A1H,AL MOV AL,0FFH OUT 0A1H,AL RET DSPY: PUSH AX MOV AX,0001 INT 10H POP AX MOV CL,04 MOV DL,AL SHR AL,CL CMP AL,09 JNA DLAY1 ADD AL,07 NOP DLAY1: ADD AL,30H MOV AH,01 INT 10H AND DL,0FH CMP DL,09 JNA DLAY2 ADD DL,07 DLAY2: ADD DL,30H MOV AL,DL MOV AH,01 INT 10H RET DELAY1: PUSH CX ;延时子程序1 MOV CX,0FFFFH DEL1: PUSH AX POP AX LOOP DEL1 POP CX RET DELAY2: PUSH CX ;延时子程序2 PUSH BX MOV BX,300 CZ: MOV CX,0FFFFH DEL2: PUSH AX POP AX LOOP DEL2 DEC BX JZ CZ POP CX POP BX RET CODE ENDS END START 2．对连续信号进行采样，然后再还原输出为模拟信号。由正弦波单元的“OUT ”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7”端输入, 系统用定时器作为基准时钟（初始化为10ms ），定时采集“IN7”端的信号，A/D 转换结束信号EOC 接中断控制器8259的IRQ7请求中断，响应中断后，在中断服务程序中读入转换好的数字量，再输出给数模转换单元，在数模转换单元的“OUT1”端输出相应的模拟信号。实验线路图如图3-4 所示。 图3-4 采样周期T= TK ×10ms ，TK 的范围为01~ FFH ，程序中将其定义在某个数据单元（如2600H ），相当于软件计数器，通过修改TK 就可以灵活地改变采样周期。 定时器的工作方式可选择方式2——分频器或方式3——方波发生器（参考实验一程序），计数初值为10ms 。 程序流程： 图3-5 开始 关中断 调用系统初始化子程序 初始化8254 初始化8259 赋采样周期变量初值TK 开中断 等待中断 中断开始 采样周期到否? （TK=0？） 送D/A 输出 还原采样周期变量初值 读取采样值 写中断结束字 中断返回 采样周期变量TK-1 Y N 程序3-2 CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV AX,OFFSET IRQ7 ;初始化8259 MOV SI,003CH MOV [SI],AX MOV AX,CS MOV SI,003EH MOV [SI],AX CLI ;关总中断 CALL SYSINTI ;系统初始化 MOV DX,0F043H ;初始化1#定时器 MOV AL,076H OUT DX,AL MOV DX,0F041H ;写1#定时器 MOV AL,10H ;10ms定时器低8位 OUT DX,AL MOV DX,0F041H MOV AL,27H ;10ms定时器高8位 OUT DX,AL MOV BL,04H ;相当于TK的值 AGAIN: STI HLT JMP AGAIN IRQ7: CMP BL,00H ;BL=0则D/A输出，！=0则跳转 JA JIANYI MOV DX,0600H ;读A/D采样值 IN AL,DX MOV DX,0640H ;采样值送通道A OUT DX,AL MOV BL,05 ;还原采样周期变量初值 JIANYI: DEC BL FINISH: MOV AL,20H ;中断结束 OUT 20H,AL IRET SYSINTI: MOV AX,8000H ;系统初始化子程序 OUT 23H,AL ;扩展IO使能 XCHG AL,AH OUT 22H,AL OUT 22H,AX MOV DX,0F822H ;初始化管脚配置P2CFG，配置CS0# MOV AL,70H OUT DX,AL MOV DX,0F824H ;初始化管脚配置P3CFG,配置主片IRQ7 MOV AL,0B2H OUT DX,AL MOV DX,0F832H ;初始化管脚配置INTCFG MOV AL,0AH OUT DX,AL MOV DX,0F834H ;初始化管脚配置TMRCFG MOV AL,15H ;将GATE1接VCC OUT DX,AL MOV AL,11H ;初始化主片8259 OUT 20H,AL MOV AL,08H OUT 21H,AL MOV AL,04H OUT 21H,AL MOV AL,01H OUT 21H,AL MOV AL,6FH ;写主片8259的中断屏蔽字，允许主片的IRQ7(用户程序使用)和IRQ4(系统通讯用) OUT 21H,AL MOV AL,11H ;初始化从片8259 OUT 0A0H,AL MOV AL,30H OUT 0A1H,AL MOV AL,02H OUT 0A1H,AL MOV AL,01H OUT 0A1H,AL MOV AL,0FFH OUT 0A1H,AL RET CODE ENDS END START 实验步骤 内容一: 1．按图3-1接线。用“短路块”分别将信号源单元中的ST插针与+5V插针短接；单次阶跃单元中的X与+5V，Z与—5V用短路块短接。其他画“о”的线需自行连接。连接好后，请仔细检查，无误后方可接通电源。 2．编辑程序1，可以打开显示子程序（文件名：c:\shiyan\xianshi.asm）和延时子程序（文件名：c:\shiyan\yanshi.asm）并粘贴到实验程序中。然后编译链接并加载，如中间出现错误，则按提示进行修改，直至加载成功。 3．运行程序。观察显示器输出区结果窗口中有无数据显示，如没有数据或显示不正确，则检查接线和程序，并使用调试命令调试程序，直至得到正确结果。 4．调节单次阶跃单元的电位器，使Y端电压由–5.00V到+5.00V变化，用虚拟仪器中 的万用表测量A/D的输入电压，记下结果窗口中显示的数值，填入如下形式的表格。表格中的模拟输入电压应填写实测值，并读出万用表中显示的小数。 表3-1 模拟输入电压（V）…… 显示器数码（H）…… 内容二: 1．调节正弦波单元输出波形，用虚拟示波器观察，使得正弦波信号幅值不超出±5V，信号周期约为4s。 2．按图3-4接线，只连接线上带“о”的线。 3．编辑程序2，可以打开初始化子程序（文件名：c:\shiyan\chushihua.asm）并粘贴到实验程序中。然后编译链接并加载，如中间出现错误，则按提示进行修改，直至加载成功。。 4．选择T k=04H，运行程序，用虚拟示波器同时观察正弦波单元输出端（即A/D输入端INT7）和D/A输出端OUT1波形并记录。 5．选择若干T k值，重复3，观察不同采样周期T时的输出波形并记录。 实验结果 实验3-1 表3-1 模拟输入电压（V）-4.962 -4.220 -3.610 -2.991 -2.375 显示器数码（H）00 10 20 30 40 模拟输入电压（V）-1.753 -1.121 -0.161 -0.005 0.645 显示器数码（H） 50 60 70 80 90 模拟输入电压（V） 1.225 1.909 2.568 3.170 3.764 显示器数码（H）A0 B0 C0 D0 E0 模拟输入电压（V） 5.006 显示器数码（H） F0 实验3-2 BK=1 BK=5 BK=10 BK=20 实验心得体会 通过这次实验，对TD-ACC+实验教学系统的构成、D/A转换的基本原理及TLC7528 芯片的性能以及A/D转换的基本原理及ADC0809器件的性能有了初步的了解与认识，因为做实验的时候都是按照实验指导书按部就班的，与真正的理解和掌握还是有些距离的。但是这也为我们日后运用这些知识打下了基础，我觉得实验中遇到的问题，不要急于问老师或者同学，先自己想办法分析原因，想办法解决，这样对自身的提高更多吧。通过做实验，把学习的知识利用起来，也对这门课程更加有兴趣了。 计算机控制技术复习 1.典型的工业生产过程分为哪几种？ 答:典型的工业过程分为3种:连续过程,离散过程和批量过程. 2.计算机控制系统的工作步骤分为哪几步？ 答:计算机的工作步骤分为3步:实时数据采集,实时数据决策和实时数据处理. 3.计算机控制技术的工作方式有哪几种？ 答:计算机控制技术的工作方式有2种,即在线方式和离线方式. 4.为什么要强调计算机控制中的实时性？ 答:所谓实时性,就是指信号的输入,计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性. 5.常用的计算机控制系统主机有哪几种？ 答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单片机,DSP和智能调节器. 6.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括哪两个组成部分。 包括硬件和软件。 7.计算机控制系统是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？ 主要由硬件和软件两部分组成，硬件包括：主机及操作台、通用外设I/O接口与通道、信号的检测及变送、执行机构、被控对象组成；软件包括：系统软件、应用软件。 8.计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部分？ 答:计算机控制系统中集散控制系统(DCS)的体系结构分为分散过程控制级,集中操作监控级,综合信息管理级三部分. 9、计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? (1)连续模拟信号：时间和信号的幅值都是连续的。 (2)阶梯模拟信号：时间是连续的，信号的幅值是阶梯形的。 (3)采样信号：时间是离散的，信号的幅值是连续的脉冲信号。 (4)数字信号：信号的时间以及幅值都是离散的，且幅值经过了量化处理。 10.现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分？ 答:现场总线控制系统(FCS)的结构模式为操作站---现场总线智能仪表两层结构.(DCS为操作站-控制站-现场仪表三层结构模式) 11、什么叫输入/输出通道?它是由哪些部分组成的？ 在微型计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道称为输入输出通道。 输入输出通道的组成：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道组成。 12计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是什么？ 按照一定的数学模型计算给定值，并提供给DDC计算机 13.什么是计算机的总线？ 答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,地址和数据)的一组信号线.分为内部总线和外部总线. 14.计算机的外部总线有哪几种？ 答:计算机的外部总线有RS-232C,RS-485,IEEE-488,USB等等. 15.RS-232C串行通信总线采用什么传输方式？为什么RS-232C的传输距离不远？ 答:RS-232C串行通信总线采用的是不平衡传输方式.由于发送器和接收器之间有公共 《大学计算机基础》 上机实验报告 班级： 姓名： 学号： 授课教师： 日期：年月日 目录 一、Windows操作系统基本操作......................................................... - 1 - 二、Word文字处理基本操作 .............................................................. - 4 - 三、Excel电子表格基本操作 ............................................................ - 6 - 四、PowerPoint幻灯片基本操作....................................................... - 8 - 五、网页设计基本操作 ...................................................................... - 9 - 六、Access数据库基本操作 ............................................................ - 10 - 上机实验作业要求： ○1在实验报告纸上手写并粘贴实验结果； ○2每人将所有作业装订在一起（要包封面）； ○3全部上机实验结束后全班统一上交； ○4作业内容不得重复、输入的数据需要有差别。 实验名称一、Windows操作系统基本操作 实验目的1、掌握Windows的基本操作方法。 2、学会使用“画图”和PrntScr快捷键。 3、学会使用“计算器”和Word基本操作。 实验内容1、日历标注 利用“画图”和Word软件，截取计算机上日历的图片并用文字、颜色、图框等标注出近期的节假日及其名称，并将结果显示保存在下面（参考下面样图）。 运行结果是： 主要操作步骤是： 2、科学计算 利用“计算器”和Word软件，计算下列题目，并将结果截图保存在下面（参考样图）。 ○1使用科学型计算器，求8!、sin(8)、90、74、20、67、39、400、50.23、ln(785)的平均值、和值，并用科学计数法显示。 运行结果是： ②将以下十、八、十六进制数转换为二进制数：(894.8125)10、(37.5)8、(2C.4B)16 运行结果是：（需要下载使用“唯美计算器”） ○3计算下列二进制数的加法与乘法：101.1+11.11；1101*1011 运行结果是：（参考样图） 写出主要操作步骤： 3、实验心得体会 北京科技大学 智能控制理论基础实验报告 学院 专业班级 姓名 学号 指导教师 成绩 2014 年4月17日 实验一采用SIMULINK的系统仿真 一、实验目的及要求： 1.熟悉SIMULINK 工作环境及特点 2.掌握线性系统仿真常用基本模块的用法 3.掌握SIMULINK 的建模与仿真方法 二、实验内容： 1．了解SIMULINK模块库中各子模块基本功能 微分 积分 积分步长延时 状态空间模型 传递函数模型 传输延迟 可变传输延迟 零极点模型 直接查询表 函数功能块MATLAB函数 S函数（系统函数） 绝对值 点乘 增益 逻辑运算 符号函数 相加点 死区特性 手动开关 继电器特性 饱和特性 开关模块 信号分离模块 信号复合模块 输出端口 示波器模块 输出仿真数据到文件 通过实验熟悉以上模块的使用。 2. SIMULINK 的建模与仿真方法 （1）打开模块库，找出相应的模块。鼠标左键点击相应模块，拖拽到模型窗口中即可。 （2）创建子系统：当模型大而复杂时，可创建子系统。 （3）模块的封装： （4）设置仿真控制参数。 3．SIMULINK仿真实际应用 PID控制器的仿真实现。 控制对象的开环传递函数如下图： 加入PID控制器，求系统单位负反馈闭环单位阶跃响应，要求通过调节器的作用使系统满足超调量20%，上升时间3s，调节时间10s的要求。使输出曲线如下图。要求加入的PID控制器封装成一个模块使用。 三、实验报告要求： 1.针对具体实例写出上机的结果，体会其使用方法，并作出总结。 控制对象的开环传递函数如下图： 加入PID控制器，求系统单位负反馈闭环单位阶跃响应，要求通过调节器的作用使系统满足超调量20%，上升时间3s，调节时间10s的要求。使输出曲线如下图。要求加入的PID控制器封装成一个模块使用。PID如下： 图1-PID控制器仿真 设计的PID控制器参数为，P-0.3，I-0.5,D-0.4,尽可能的达到超调量20%，上升时间3s，调节时间10s的要求，仿真曲线图如下： 图2-PID控制器仿真曲线图 才实验开始的初期，我觉得这个实验过于简单，但是上手之后，我发现它是 专业： 年级： 学区： 姓名： 学号： 考试日期： 装 订 线 计算机控制技术 试卷B 题 号 一 二 三 四 五 总 分 评卷人 复核人 分数 一、填空题（每空2分，共10空，总共 20 分）。 1．常用的AD 转换方法有： 计数法 、 双积分法 ， 逐次逼近法 。 2. 常用的AD 转换的启动信号有 脉冲方式 和 电平方式 方式。 3. 8051单片机IO 接口编码方式为 统一编址 ，INTEL8088的IO 编码方式为 独立编址。 4. I/O 通道的干扰类型包括： 串模干扰 和 共模干扰 。 5. 大林算法的设计原则是 以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同 。 二、选择题（每小题 2 分，共10题，总共20 分）。 1.防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（ A ）。 A ．可以用硬件电路或软件程序实现 B ．只能用滤波电路或双稳态电路实现 C ．只能用软件程序实现 D ．只能用延时程序实现 2. LCD 显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是（ D ）。 A ．采用固定的交流电压驱动 B ．采用直流电压驱动 C ．采用交变电压驱动 D ．采用固定的交变电压驱动 3. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是（ B ） A ．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B ．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C ．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D ．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 4.在实际应用中，PID 调节可根据实际情况调整结构，但不能（ D ）。 A ．采用增量型PID 调节 B ．采用带死区的PID 调节 C ．采用PI 调节 D ．采用I D 调节 5. 若用4位共阳极LED 和74LS04构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模型是（ A ）。 A ．1000 B B ．0001B C ．1111B D ．0000B 6. 关于ADC0809中EOC 信号的描述，不正确的说法是（ D ）。 A. EOC 呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC 呈高电平，可以向CPU 申请中断 C. EOC 呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC 呈低电平，处于转换过程中 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V ，输入端从2.3V 变至2.6V,输出端为（ A ）。 A ．从2.3V 变至2.6V B ．从2.3V 变至2.45V 并维持不变 C ．维持在2.3V D ．快速升至2.6V 并维持不变 8. 计算机监督系统（SCC ）中，SCC 计算机的作用是（ B ） A ．接收测量值和管理命令并提供给DDC 计算机 B ．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC 计算机 C ．当DDC 计算机出现故障时，SCC 计算机也无法工作 D ．SCC 计算机与控制无关 《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日 目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10) 1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得： 《智能控制技术》实验报告书 学院： 专业： 学号： 姓名： 实验一：模糊控制与传统PID控制的性能比较 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生了解传统PID控制、模糊控制等基本知识，掌握传统PID控制器设计、模糊控制器设计等知识，训练学生设计控制器的能力，培养他们利用MATLAB进行仿真的技能，为今后继续模糊控制理论研究以及控制仿真等学习奠定基础。 二、实验内容 本实验主要是设计一个典型环节的传统PID控制器以及模糊控制器，并对他们的控制性能进行比较。主要涉及自控原理、计算机仿真、智能控制、模糊控制等知识。 通常的工业过程可以等效成二阶系统加上一些典型的非线性环节，如死区、饱和、纯延迟等。这里，我们假设系统为：H(s)=20e0.02s/(1.6s2+4.4s+1) 控制执行机构具有0.07的死区和0.7的饱和区，取样时间间隔T=0.01。 设计系统的模糊控制，并与传统的PID控制的性能进行比较。 三、实验原理、方法和手段 1.实验原理： 1)对典型二阶环节，根据传统PID控制，设计PID控制器，选择合适的PID 控制器参数k p、k i、k d； 2)根据模糊控制规则，编写模糊控制器。 2.实验方法和手段： 1)在PID控制仿真中，经过仔细选择，我们取k p=5，k i=0.1，k d=0.001； 2)在模糊控制仿真中，我们取k e=60，k i=0.01，k d=2.5，k u=0.8； 3)模糊控制器的输出为：u= k u×fuzzy(k e×e, k d×e’)－k i×∫edt 其中积分项用于消除控制系统的稳态误差。 4)模糊控制规则如表1-1所示： 在MATLAB程序中，Nd用于表示系统的纯延迟（Nd=t d/T）,umin用于表示控制的死区电平，umax用于表示饱和电平。当Nd=0时，表示系统不存在纯延迟。 5)根据上述给定内容，编写PID控制器、模糊控制器的MATLAB仿真程序， 计算机控制技术考试题及答案 西北工业大学考试题（A 卷） （考试时间120分钟） 学院： 专业： 姓名： 学号： 一． 填空题（共30分，每空1.5分） 1. 采样，是指按一定的时间间隔T 对时间连续的模拟信号)(t X 取值，得到) (t X *或),2,1,0,1,)(( -=n nT X 的过程。 P12 2. D/A 转换器的基本结构由电阻网络、基准电源、模拟切换开关和运算放大器所组成。 P21 3. 计算机控制系统中的I/O 接口用作主机与外部设备的连接界面。 P39 4. RS-232C 又称为通用串行通信接口，它是美国电子工业协会颁布的串行总线标准。P63 5. 大部分过程控制的目的之一就是抑制作用于过程的各种扰动，以维持过程输出为恒定值。P104 6. 中值滤波法是指在kT 采样时刻，按小采样周期1T 连续进行奇数次采样。P137 7. 基于观测状态反馈的伺服系统极点配置设计方法的设计参数，一是采样周期T 的选择，二是配置系统的极点参数。 P177 8. 伺服系统，指的就是系统输出必须准确跟随指令信号的控制系统。P199 9. DMC 算法的计算机实现，是由初始化程序和主程序两部分组成。P232 10. 啤酒发酵是一个复杂的微生物代谢过程，啤酒发酵罐内的发酵温度始终 是决定啤酒质量的关键所在。P267 二． 判断题（共10分，每题1分） 1. 对同一个FSR 的值,A/D 转换器的位数越多,q 所代表的量值就越小。P18（√） 2. 时钟周期宽度为D T ,则接收/发送数位的位宽度为D nT 2。P55 （×） 3. 当受控工业对象有大的时延时间环节时，不管选择的采样周期T 是否与时延时间τ成整数倍，系统都是较难按常规方法综合的。P91 （√） 4. 最好的离散化方法是双线性变换。P120 （√） 5. PID 算法中的微分项，虽能增大超调和缩短调节时间，但却易于引入高频干扰。P129 （×） 6. 只要选择采样周期T 足够小，最少拍系统的响应调整时间S t 也可以足够小。P158 （√） 7. 当对象的纯延迟时间θ与对象惯性时间常数m T 之比小于0.5时，采用常规PID 算法难以获得良好的系统性能。P171 （×） 中国石油大学计算机控制实验报告实验日期：2011.11.30 成绩： 班级：自动化08-4 姓名：陈方光学号：08071402 实验一基于NI6008的数据采集 1.实验目的： 理解基本计算机控制系统的组成，学会使用MATLAB和NI6008进行数据采集。 2.实验设备： 计算机控制实验箱、NI6008数据通讯卡、Matlab软件、计算机 3．实验内容： （1）使用计算机控制实验箱搭建二阶被控对象，并测试对象特性 （2）在Matlab中设计数字PID控制器，对上述对象进行控制 4. 实验步骤： （1）选择合适的电阻电容，参考如下电路结构图，在计算机控制实验箱上搭建二阶被控对象，使得其被控对象传递函数为 建议数值：R1=200kΩ，R2=200kΩ,C1=1μＦ，R4=300kΩ, R5=500kΩ，C2=1μＦ. （2）测试NI6008数据通讯卡，确保数据输入输出通道正常。 （3）使用MATLAB和OPC通讯技术进行数据采集: （4）编写程序，实现数据的定时采集和显示。 5.实验结果 1)测试NI6008数据通讯卡 首先将NI6008数据采集卡的AI负端与GND端短接，然后通过usb数据线连接计算机，打开opc端口调试工具，添加NI数据采集卡，添加自己所需的输入、输出端口，通过向输入端强制写入1，观察AO端口显示数据，能较精确的跟踪输入数据，该数据采集完好。 2)使用matlab和opc进行数据采集及其显示 在Matlab中读写数据： da = opcda(‘localhost’, ‘NI USB-6008.Server’); % 定义服务器 connect(da); %连接服务器 grp = addgroup(da); %添加OPC 组 itmRead = additem(grp,‘Dev1/AI0’); %在组中添加数据项 itmWrite = additem(grp,'Dev1/AO0'); %在组中添加数据项 r=read(itmRead); y(1)=r.Value; %读取数据项的值 Write(itmWrite,1); %向数据项中写值 disconnect(da); %断开服务器 关于定时器的问题 t = timer(‘TimerFcn’,@myread, ‘Period’, 0.2,‘ExecutionMode’,‘fixedRate’);%定义定时器 start(t) %打开定时器 out = timerfind; %寻找定时器 stop(out); %停止定时器 delete(out);%删除定时器 将读取的数据存储并动态显示于图中: function myread(obj,event) global tt k y da grp itmRead Ts itmWrite r=read(itmRead); k=k+1; 一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这 《大学计算机基础Ⅰ》课程 实验报告手册 \ 实验教师（签字） 西南大学计算机与信息科学学院 计算机基础教育系 年月日 一、实验说明 本课程实验分为一般性实验（验证和简单设计）和综合性实验（课程设计）两部分。从第3周开始参考实验任务书（本报告中的五部分）完成每周规定的实验，并根据进度按要求认真填写本实验报告中的六、七部分，此实验报告将作为实验成绩评定的依据之一。 本课程实验从开课学期第3周开始实习，每周2学时，16周结束，共28学时。除统一安排的时间外，学生还可根据自己的实际适当安排课余时间上机。上机内容参见本报告中的“五、实验任务书”部分。 二、实验目的 通过本实验，让学生掌握计算机的基本操作和基本技能，能够学会知识的运用与积累，能够举一反三，具备一定的独立解决问题的能力和信心，培养学生熟练地使用常用软件的能力及严肃认真的科学作风，为今后的学习和工作打下良好的基础。 三、实验要求 1、每次实验课将考勤，并作为实验成绩的重要依据。 2、每次实验前学生必须充分准备每次的实验内容，以保证每次上机实验的效果。实验过程中必须独立完成。 3、学期结束时，每位同学应将自己的《实验报告》交各专业班长或学习委员，由班长或学习委员以专业为单位、按学号从小到大排列好统一交给实验指导老师，否则无实验成绩。 四、实验报告要求 一共要求填写3个阶段性实验报告、1个综合性实验报告和1份学期总结，与每份实验报告对应产生的电子文档交由实验老师指定的位置，该电子文档也将作为实验成绩评定的依据之一。 五、实验任务书 教材：《大学计算机基础》第五版高等教育出版社 实验参考书：《大学计算机基础实践教程》高等教育出版社 实验一：指法练习、汉字录入 实验目的： 1．掌握鼠标和键盘的使用及正确的操作指法。 2．掌握微型计算机的打开和关闭操作 3．熟悉键盘指法和文字录入 4．了解中英文切换，全半角的切换 实验任务： 1．参见实验参考书中的实验1-1-1中的[任务1]（7页） 2．参见实验参考书中的实验1-1-1中的[任务3]（7页） 实验二：Windows的基本操作和文件管理操作 实验目的： 1．掌握Windows的基本知识和基本操作 2．掌握“Windows资源管理器”和“我的电脑”的使用 实验任务： 1．参见实验参考书中的实验1-2-1中的全部任务（14页） 2．参见实验参考书中的实验1-2-2中的全部任务（18页） 南京理工大学 动力工程学院 实验报告 实验名称最少拍 课程名称计算机控制技术及系统专业热能与动力工程 姓名学号 成绩教师任登凤 计算机控制技术及系统 一、 实验目的及内容 通过对最少拍数字控制器的设计与仿真，让自己对最少拍数字控制器有更好的理解与认识，分清最少拍有纹波与无纹波控制系统的优缺点，熟练掌握最少拍数字控制器的设计方法、步骤，并能灵巧地应用MATLAB 平台对最少拍控制器进行系统仿真。 （1） 设计数字调节器D(Z)，构成最少拍随动控制系统，并观察系统 的输出响应曲线； （2） 学习最少拍有纹波系统和无纹波系统，比较两系统的控制品质。 二、实验方案 最少拍控制器的设计理论 r (t ) c(t ) e*(t) D (z) E (z) u*(t) U (z) H 0(s )C (z) Gc (s ) Φ(z) G(z) R(z) 图1 数字控制系统原理图 如图1 的数字离散控制系统中，G C (S)为被控对象，其中 H(S)= (1-e -TS )/S 代表零阶保持器，D(Z)代表被设计的数字控制器，D(Z)的输入输出均为离散信号。 设计步骤:根据以上分析 1）求出广义被控对象的脉冲传递函数G (z ) 2）根据输入信号类型以及被控对象G (z )特点确定参数q, d, u, v, j, m, n 3）根据2）求得参数确定)(z e Φ和)(z Φ 4）根据 )(1) ()(1)(z z z G z D Φ-Φ= 求控制器D (z ) 对于给定一阶惯性加积分环节，时间常数为1S ，增益为10，采样周期T 为1S 的对象，其传递函数为：G C (S) =10/S(S+1)。 广义传递函数： G(z)=Z [])()(s G s H c ?=Z ?? ?????--)(1s G s e c Ts =10(1-z -1 )Z ??????+)1(12s s =3.68×) 368.01)(1() 717.01(1 111------+z z z z 同济大学电子与信息工程学院实验报告 姓名：学号： 学院：专业： 实验课程名称： 任课教师： 实验项目名称：基于BP神经网络的自整定PID控制仿真实验日期： 一、实验内容： 1.熟悉神经网络的特征、结构及学习算法。 2.通过实验掌握神经网络自整定PID的工作原理。 3.了解神经网络的结构对控制结果的影响。 4.掌握用MATLAB实现实现神经网络控制系统仿真的方法。 二、实验步骤及结果演示 1.实验步骤： （1）被控对象为一时变非线性对象，数学模型可表示为 式中系数a(k)是慢时变的， （2）如图5所示确定BP网络的结构，选4-5-3型的BP网络，各层加权系数的初值取区间[-0.5,0.5]上的随机数，选定学习率η=0.25和惯性系数α=0.05. （3）在MATLAB下依据整定原理编写仿真程序并调试。 （4）给定输入为阶跃信号，运行程序，记录实验数据和控制曲线。 （5）修改神经网络参数，如学习速率、隐含层神经元个数等，重复步骤（4）。 （6）分析数据和控制曲线。 图5 BP神经网络结构 2.结果展示： （1）实验代码： xite=0.25; alfa=0.02; IN=4; H=10; Out=3; wi=[ 0.4634 -0.4173 0.3190 0.4563; 0.1839 0.3021 0.1112 0.3395; -0.3182 0.0470 0.0850 -0.0722; -0.6266 0.0846 0.3751 -0.6900; -0.3224 0.1440 -0.2873 -0.0193; -0.0232 -0.0992 0.2636 0.2011; -0.4502 -0.2928 0.0062 -0.5640; -0.1975 -0.1332 0.1981 0.0422; 0.0521 0.0673 -0.5546 -0.4830; -0.6016 -0.4097 0.0338 -0.1503]; wi_1=wi;wi_2=wi;wi_3=wi; wo=[ -0.1620 0.3674 0.1959; -0.0337 -0.1563 -0.1454; 0.0898 0.7239 0.7605; 0.3349 0.7683 0.4714; 0.0215 0.5896 0.7143; -0.0914 0.4666 0.0771; 0.4270 0.2436 0.7026; 0.0215 0.4400 0.1121; 0.2566 0.2486 0.4857; 0.0198 0.4970 0.6450 ]'; wo_1=wo;wo_2=wo;wo_3=wo; x=[0,0,0]; u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0; y_1=0;y_2=0;y_3=0; oh=zeros(H,1); I=oh; error_2=0; error_1=0; ts=0.001; for k=1:1:6000 time(k)=k*ts; rin(k)=1; a(k)=1.2*(1-0.8*exp(-0.1*k)); 一、填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.计算机系统由和两大部分组成。计算机、生产过程 2.集散控制系统（DCS）的结构模式为：.操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为或的统一信号。0~10mA、4~20mA 10.采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时系统必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程。 3、计算机控制系统的典型型式：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。 5、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。 6、在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把系统中检测到的模拟信号，变成、二进制数字信号，经接口送往计算机。 7、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用看门狗、电源监控（掉电检测及保护）、复位等方法。 9、香农采样定理：如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进行采样，那么采样信号y* (t)就能唯一地复观y(t). 10、程序设计通常分为5个步骤，即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。 二、名词解释 信号调理——为了将外部开关量信号输入到计算机、必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。 有源I/V变换——主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现将变送器输出的标准电流信号变换成标电压信号。 积分分离——在PID控制中，为了提高控制性能，当偏差e(k)较大时，取消积分作用（采用PD 控制）；当偏差e(k)较小时才将积分作用投入（采用PID控制）。 模糊集合——在人类思维中，有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和外延的集合。 软件陷阱——就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。 精品文档 精品文档 实验一过程通道和数据采集处理 为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按 要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产 过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连 接通道，该通道称为过程通道。它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量 输入通道、数字量输出通道。 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号变换成数字信 号送入计算机，主要有多路转化器、采样保持器和 A/D 转换器等组成。模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压或电流信 号，主要有 D/A 转换器和输出保持器组成。 数字量输入通道：控制系统中，以电平高低和开关通断等两位状态表示的 信号称为数字量，这些数据可以作为设备的状态送往计算机。 数字量输出通道：有的执行机构需要开关量控制信号 ( 如步进电机 ) ，计算机 可以通过 I/O 接口电路或者继电器的断开和闭合来控制。 输入与输出通道 本实验教程主要介绍以 A/D 和 D/A 为主的模拟量输入输出通道， A/D 和D/A的 芯片非常多，这里主要介绍人们最常用的 ADC0809和 TLC7528。 一、实验目的 1．学习 A/D 转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用 2．学习 D/A 转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528 芯片的使用 二、实验内容 1．编写实验程序，将－ 5V ~ +5V 的电压作为 ADC0809的模拟量输入，将 转换所得的 8 位数字量保存于变量中。 2．编写实验程序，实现 D/A 转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。 三、实验设备 + PC 机一台， TD-ACC实验系统一套， i386EX 系统板一块 四、实验原理与步骤 1．A/D 转换实验 ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和 A/D 转换器两部分，其主要特点为：单 电源供电、工作时钟 CLOCK最高可达到 1200KHz 、8 位分辨率， 8 +个单端模拟输 入端， TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。 TD-ACC教学系统中的 ADC0809芯片，其输出八位数据线以及 CLOCK线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK(1MHz) 上。其它控制线根据实验要求可另外连接(A 、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～ IN7) 。根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图 1.1-1 所示 的实验线路图。 浙工大过程控制实验报告 202103120423徐天宇过程控制系统实验报告 实验一：系统认识及对象特性测试 一实验目的 1了解实验装置结构和组成及组态软件的组成使用。 2 熟悉智能仪表的使用及实验装置和软件的操作。 3熟悉单容液位过程的数学模型及阶跃响应曲线的实验方法。 4学会有实际测的得单容液位过程的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数，辨识过程的数学模型。二实验内容 1 熟悉用MCGS组态的智能仪表过程控制系统。 2 用阶跃响应曲线测定单容液位过程的数学模型。三实验设备 1 AE2000B型过程控制实验装置。 2 计算机，万用表各一台。 3 RS232-485转换器1只，串口线1根，实验连接线若干。四实验原理 如图1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀V2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： 在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得： 式中，T为水箱的时间常数（注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2*C，K=R2为单容对象的放大倍数， R1、R2分别为V1、V2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。 阶跃响应曲线法是指通过调节过程的调节阀，使过程的控制输入产生一个阶跃变化，将被控量随时间变化的阶跃响应曲线记录下来，再根据测试记录的响应曲线求取输入输出之间的数学模型。本实验中输入为电动调节阀的开度给定值OP，通过改变电动调节阀的开度给定单容过程以阶跃变化的信号，输出为上水箱的液位高度h。电动调节阀的开度op通过组态软件界面有计算机传给智能仪表，有智能仪表输出范围为：0~100%。水箱液位高度有由传感变送器检测转换为4~20mA的标准信号，在经过智能仪表将该信号上传到计算机的组态中，由组态直接换算成高度值，在计算机窗口中显示。因此，单容液位被控对象的传递函数，是包含了由执行结构到检测装置的所有液位单回路物理关系模型有上述机理建模可知，单容液位过程是带有时滞性的一阶惯性环节，电动调节阀的开度op，近似看成与流量Q1成正比，当电动调节阀的开度op为一常量作为阶跃信号时，该单容液位过程的阶跃响应为 需要说明的是表达式（2-3）是初始量为零的情况，如果是在一个稳定的过程下进行的阶跃响应，即输入量是在原来的基础上叠加上op的变化，则输出表达式是对应原来输出值得基础上的增 重庆邮电大学 自动化学院 计算机控制实验报告 学院：自动化 学生姓名：魏波 专业：电气工程与自动化班级：0830903 学号：2009212715 最小拍控制系统 一、实验目的 1、掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。 2、掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。 二、实验设备 PC机一台，TD-+ ACC实验系统一套，i386EX系统板一块 三、实验原理及内容 典型的最小拍控制系统如图其中D(Z)为数字调节器，G(Z)为包括零阶保持器在内的广义对象的Z传递函数，Φ(Z)为闭环Z传递函数，C(Z)为输出信号的Z传递函数，R(Z)为输入信号的Z传递函数。R为输入，C为输出，计算机对误差E定时采样按D(Z)计算输出控制量U(Z)。图中K=5。 闭环Z传递函数 1、最小拍有纹波系统设计 2、最小拍无纹波设计 有纹波系统虽然在采样点上的误差为零，但不能保证采样点之间的误差值为零，因此存在有纹波现象。无纹波系统设计只要使U（Z）是1 Z的有限多项式，则可以保证系统输出无纹波。 四、实验线路图 (2)D(Z)算法 采样周期T=1S ，E(Z)为计算机输入，U(Z)为输出，有： D(Z)=) Z (E ) Z (U = 3 322113322110Z P Z P Z P 1Z K Z K Z K K ------++++++ 式中Ki 与Pi 取值范围：-0.9999～0.9999，计算机分别用相邻三个字节存储其BCD 码。最低字节符号，00H 为正，01H 为负。中间字节存前2位小数，最高字节存末2位小数。例有系数0.1234，则内存为： 地址 内容 2F00H 00H 2F01H 12H 2F02H 34H 系数存储安排如表5—1。 表5—1 0101H 010DH 0102H K 0 010EH P 1 0103H 010FH 0104H 0110H 西安交通大学现代远程教育考试卷 课 程：计算机控制技术 专业班号 考试日期 年 月 日 姓 名 学号 期中 期末 注：所有答题都写在答题纸上。 一、单项选择题（每题4分，共20分） 1．为了减少有限字长产生的量化误差，采样周期应（ ）。 A. 不变 B. 增大 C. 减少 D. 不确定 2. 已知离散系统脉冲传递函数为 0.5 ( 1.2)(0.8) z z z +-+，则该系统是（ ）的。 A. 稳定 B. 临界稳定 C. 稳定性不确定 D. 不稳定 3. 当系统中还有零阶保持器时，系统的稳态误差与采样周期（ ）。 A. 无关 B. 有关 C. 的关系不确定 D. 以上都不是 4. 字符C 的ASCII 码为43H ，字符c 的ASCII 码为（ ）。 A ．43H B. 63H C ．62H D. 61H 5. 一个有符号十进制正数13，在数据单元中的二进制表示为（ ）。 A ．00000011 B. 10000001 C. 00001110 D. 00001101 成绩 第 1 页 共 2 页 二、分析计算题 1．（20分）模拟PID 调节器的传递函数为1 ()(1)P D I D s K T s T s =+ +。当采样周期相当短时，用求和代替积分、用后向差分代替微分，试从模拟PID 推导出数字PID 的位置型及增量型控制算法。 解： PID 调节器的时域表达式为 1 ()()()+ ()t P D I de t u t K e t e t dt T T dt ?? =+???? ? 把上式变换为差分方程，可作如下近似 ()() k t i e t dt Te i =≈∑? ()()(1) de t e k e k dt T --≈ 式中，T 为采样周期，k 为采样序号。 由上述三式可得数字PID 的位置型控制算法 ()(1)()()+ ()k P D i I T e k e k u k K e k Te i T T T =?? --=+??? ? ∑ 在上式中令1k k =-，则得 1 (1)(2)(1)(1)+ ()k P D i I T e k e k u k K e k Te i T T T -=?? ----=-+??? ? ∑ 将上述2式相减，即得数字PID 的增量型控制算法 ()()(1)u k u k u k ?=-- [][] ()(1)()()2(1)(2)P I D K e k e k K e k K e k e k e k =--++--+- =Ae(k)+Be(k-1)+Ce(k-2) 其中：A=Kp+K I +K D B=-(Kp+2K D ) C=K D 其中， P K 为比例增益， I P I T K K T =为积分系数， D D P T K K T =为微分系数。 2．（20分）某炉温度变化范围为0~1500℃，要求分辨率为3℃，温度变送器输出范围为0~5V 。若A/D 转换器的输入范围也为0~5V ，则请在ADC0809和AD574A 之间选择A/D 转换器，要求写出计算过程。选定A/D 转换器后，通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到600℃，此时系统对炉温变化的分辨率为多少？ 解：分辨率为C ?3，分辨率也可定义为 002 .0015003 =-= D 则A/D 转换器的字长 501log )002.011(log )11(log 222=+=+ ≥D n 82256= 92512= 981<<∴n ∴在ADC0809(8位)与AD574A(12位)间选择AD574A 通过零点迁移将信号迁移到C ?600，则此时系统对炉温的变化分辨率为 C ?=--220.012600 150012 3．（20分）信号采集中，为什么要进行采样保持，对模拟量的采样频 率是依据什么来确定？计算机控制技术_复习题
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