实验四小球位置数据标定实验及数字滤波与数据处理实验.doc

学生实验报告 开课学院及实验室： 学院 机械与电气工程 年级、专业、班 姓名 学号 实验课程名称 计算机控制技术 成绩 实验项目名称 实验四 小球位置数据标定实验及数字滤波与数据处理实验 指导老师 一、实验目的 1．位置标定； 2．熟悉matlab。 3．液位标定。 4．熟悉和掌握液位参数检测过程中A/D采样周期的选取和数据滤波方法的选取。 二、使用仪器、材料 1．球杆系统装置。 2．装有matlab2012b的计算机。 3．PC-YW-22A双容液位控制实验平台。 4．计算机一台微型计算机一台（安装MCGS软件）。 三、实验步骤 （1）小球位置数据标定实验： 1．打开球杆系统电控箱上的电源按钮，在MATLAB/Current Folder/exam2 中打开文件系统自带程序“PID_ Control_Modify.slx”，会弹出如图所示的实时控制界面。 2．双击“Realcontrol”模块，把Pluse1模块中的数据改为1，把AccIn1模块中改为0。 3．点击编译程序，待编译成功后，点击连接程序，点击运行程序，打开示波器scope观察响应曲线。人工分别把小球放置到0.05m,0.10m,0.15m,0.2m,0.25m,0.3m处，记录示波器scope上的位置信息。建立小球实际位置和计算机采集数据之间的关系。 4．根据建立的关系修改Pluse1和AccIn1模块中的数据，重做第三步，观察小球实际位置和计算机采集数据之间的关系。 （2）数字滤波与数据处理实验： 1. 连接水箱本体和电控箱，用232串口数据线连接PC机和电控箱，检查无误后打开电控箱开关。 2.启动计算机，双击桌面计算机控制实验软件快捷方式“MCGS组态环境”，运行软件。 3. 打开相应文件：C:\MCGS\Work\多变量液位控制系统.mcg，进入运行环境，出现图1主界面。 4. 转换操作。按以下要求操作： 图1 主控界面窗口 打开水柱间的连通阀，打开各水柱的出水阀（根据实验需要）。打开水箱电控箱开关； 实验内容选择0－液位标定； 点按开始控制键，调节泵1（计算机在实验台左侧）或泵2（计算机在实验台右侧）的滑动块，观察液位变化，记录实际液位值； 液位标定参数设定：在本实验中，AD采集的数据与从刻度上读到的数据之间存在一个线性关系。将线性关系的比例系数 a 和偏差量 b 填入AD转换参数编辑框，可以在程序中实现转换，使软件中显示的数值与实际读到的刻度值一致。我们给出的默认值如下图2： 图2 液位参数标定界面窗口 5. 在系统配置界面（参见附录3：实验软件使用说明），用户可以更改“德普施运动控制卡”上可以设置“采样频率”和”最小采集周期”改变采样时间和控制间隔，观察不同采样时间和控制间隔的数据采集和控制的效果； 6. 选择好合适的采样时间和控制间隔后，在系统设置界面选择不同的滤波方法。观察不同滤波方法的滤波效果； 实现自定义的滤波方法； 观察静态液面，界面上显示的液位数据是否令人满意； 9. 改变液位，观察液位数据是否与实际液位变化相一致。 四、实验结果及分析 （1）小球位置数据标定实验： 求出斜率和截距 根据斜率和截距，将Pluse1模块中的数据改为-0.0819，把AccIn1模块中改为0.3899，再次分别把小球放置到0.05m,0.10m,0.15m,0.2m,0.25m,0.3m处，记录示波器scope上的位置信息，从示波器图像可知，波形更快趋于稳定，可见参数设置正确。 在求解标定参数过程中，由于改变小球位置并不是十分准确，导致误差存在，所求标定参数并不准确，但从设置标定参数之后的波形可知，误差逐渐减小。 （2）数字滤波与数据处理实验： 求出斜率和截距 将斜率和截距带入标定参数，改变液位，观察液位数据是否与实际液位变化，从水位管液面可知，实际液位和计算机液位差距变小，测量数据之后求出新的标定参数，直至差距逐渐减小。