计算机控制技术 实验四 最小拍有波纹设计实验.docxVIP

沈阳科技学院学生实验报告 实验课程名称 计算机控制技术 实验名称 最小拍有纹波设计 专业班级 姓名 乘风直起 学号 同组人 指导教师 实验日期 实验地点 1、实验原理与线路图 (1)原理 见图5.1—1。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。 图5.1－1 针对阶跃输入进行计算机控制算法D(Z)设计。 (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)= = 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： –1– 系数存储安排如表5.1—1。 表5.1—1 将D(Z)式写成差分方程，则有： UK=K0EK+K1EK-1+K2EK-2+K3EK-3-P1UK-1-P2UK-2-P3UK-3 式中EK～EK-3，误差输入；UK～UK-3，计算机输出。 计算机运算溢出处理，当计算机控制输出超过00H～FFH时(对应于模拟量-5V～+5V)，则计算机输出相应的极值00H或FFH，同时在相应的内存单元也存入极值。 (3)模拟电路的参数整定 被控对象有模拟电路，电路中所接电阻、电容参数有一定误差，所以应加以整定，可先整定惯性环节，再整定积分环节，应使二者串联时尽量接近所给传递函数。整定方法参见注1。 –2– 接线(如图5.1—2所示) 图5.1-2 图5.1—3 (5)采样周期T CPU的8253产生定时信号，定时10ms，采样周期T为： T=TK×10ms TK需事先送入2F60H单元，取值范围：01H～FFH，对～2550ms。例如当T=1S，有： TK==100=64H 2.实验程序流程见图5.1—3 3、实验内容与步骤 按图5.1—2连线，S11置方波档，S12置下档，调W12使U1单元的OUT端输出为2.5V的方波，调W11约为6S。2F60H存64H（E0000:2F60↙）。 (2)按要求计算D(E)各系数，送入内存2F00H～2F14H单元，具体推导过程见有关计算控制技术教材。（其中，K0＝0.5434、K1＝-0.7434、K2＝0.2000、K3＝0、P1＝-0.2826、P2＝-0.7174、P3＝0）。 –3– (3)用示波器观察输入R波形，在输入R为零时启动最小拍程序(G=F000:15E6↘)，对照阶跃输出R观察输出C，应有以下波形(见图5.1—4)，输出经过一拍后，在采样点上跟踪输入误差输出为： E(Z)=Φe(Z)R(Z)=(1-Z-1)· 即一拍后进行跟踪，偏差保持为零。 而从控制量的输出 Y(Z)=D(Z)E(Z) =2.5× =1.3590-1.4744Z-1+1.0571Z-2-0.7580Z-3+0.5435Z-4-0.3897Z-5 可见，控制量在一拍后并未进入稳态(常数为零)，而是在不停地波动，从而使连续部分的输出在采样点之间存在纹波。 4.心得体会 在本实验当中我了解了D(Z)的相关知识，并对最小拍有波纹的具体设计和接线有了一定的认识和掌握，进一步加强了对相关知识的理解，对我接下来其他内容的学习也很有助益。在本实验的操作过程中我注意到了在连接相关线路的时候不能事先通电的重要意义。 –4– 实验成绩： 教师签字： 日期：