计算机控制实验指导书(LABVIEW)2016.1.22课案.doc

目 录 计算机控制理论实验 2 概述 2 实验一 A/D与D/A 转换 4 实验二 数字滤波 7 实验三 D(s)离散化方法的研究 9 实验四 数字PID控制算法的研究 13 实验五 串级控制算法的研究 16 实验六 解耦控制算法的研究 19 实验七 最少拍控制算法的研究 23 实验八 具有纯滞后系统的大林控制 27 实验九 线性离散系统的全状态反馈控制 29 实验十 二维模糊控制器 32 实验十一 单神经元控制器 35 计算机控制对象部分 38 实验一 ACT-DT1A/ACT-DTA直流电机转速控制实验 38 实验二 ACT-WK温度控制实验 41 实验三 ACT-DT3直流电机转速控制实验 44 实验四 ACT-WKF温度控制实验指导书 47 实验五 ACT-YK1单容水箱液位控制实验 50 实验六 ACT-YK4双容水箱液位控制实验 53 计算机控制理论软件说明 56 第一章 概 述 56 第二章 安装指南及系统要求 61 第三章 LabVIEW编程及功能介绍 62 第四章 附 录 92 计算机控制理论实验 概述 一．系统功能特点 1．以PC微机为操作台，高效率支持“计算机控制”的教学实验。 2．系统含有高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节与系统。 3．系统含有界面友好、功能丰富的软件。PC微机在实验中，除了用作实验测试所需的虚拟仪器外，还可用作测试信号发生器以及具有很强柔性的数字控制器。 4．系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。可自己设计实验内容，构建系统对象，编写控制算法，进行计算机控制技术的研究。 二．系统构成 实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACCC-I实验台、USB2.0通讯线等组成。ACCC-I实验台内装有以C8051F060芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过USB口与PC微机连接。 ACCC-I实验台简介 ACCC-I控制理论实验台主要由ACCT-01A自动控制理论和计算机控制技术、ACCT-02物理对象——电机转速与温度控制、ACCT-03物理对象——液位控制等3个部分组成。 其中ACCT-01A自动控制理论和计算机控制技术由电源部分U1单元、元器件单元U2、数据处理单元U3、非线性单元U5～U7以及模拟电路单元U8～U16等共15个单元组成。 电源单元U1，包括电源开关，保险丝，＋5V，－5V，＋15V，－15V，0V，1.2V～15V可调电压的输出。 U2单元提供了实验所需的电容与电阻，电位器，另提供插接电路，供放置自己选定大小的元器件。 U3单元为数据处理模块，用于完成数据采集与数据输出，并通过并行口与上位PC机进行通讯。 U5，U6，U7分别为典型的非线性环节电路。 U8～U16为由运算放大器与电阻，电容等器件组成的模拟电路单元，由场效应管组成的电路用于锁零。在“计算机控制”实验中，这些单元常被用于模拟被控对象。 2．软件 系统上位机软件使用及怎样用LabVIEW 编程语言编写计算机控制软件详见《计算机控制技术软件说明》。 三．计算机控制实验系统实验内容 1． A/D与D/A 转换 2． 数字滤波 3． D(s)离散化方法的研究 4． 数字PID控制算法的研究 5． 串级控制算法的研究 6． 解耦控制算法的研究 7． 最少拍控制算法的研究 8． 具有纯滞后系统的大林控制 9． 线性离散系统的全状态反馈控制 10．二维模糊控制器 11．单神经元控制器 四．实验注意事项 1．实验开始前需要对实验台上的运算放大器电路进行调零。 2．运算放大器边上的锁零点G接线要正确。在需要锁零时，可与输入信号同步的锁零信号相连。如采用PC产生输入信号，则连U3单元的G1（同步对应O1信号），G2（同步对应O2）；如采用U2单元的输入信号，则连接U2单元上的G（同步对应U2单元发生信号）。锁零主要用于对电容充电后需要放电的场合，一般情况下不需要锁零信号。不需要锁零时，请把G与-15V相连。 3．系统软件支持锁零信号设定。通过对O1的端口输出实现其对应端口G1的输出，通过对O2的端口输出实现对应端口G2的输出(脚本程序对应处编程设定)，G1与G2信号分别与O1，O2信号同步。经常的操作有：用一路输出作为计算机控制时数据处理的D/A通道，另一路用来控制锁零信号；当同时需用O1与O2作为数据处理的D/A通道时，处理方法参照上面第2点内容。 4．在设计和连接被控对象或系统的模拟电路时，要特别注意，实验设备上的运放都是反相输入的，因此对于整个系统以及反馈的正负引出点是否正确都需要仔细考虑，必要时接入反相器。  实验一 A/D与D/A 转换 一．实验目的 1．通过实验，熟悉并掌握实验系统原理与