计算机控制系统机械设计专业指导书.doc

计算机控制系统实验一、数/模转换一．实验规定掌握数/模转换器DAC0832芯片的性能、使用方法及相应的硬件电路。编写程序控制D/A输出的波形，使其输出周期性的三角波。二．实验内容及环节数/模转换器（B2）单元电路图见图1所示。图1数/模转换电路图实验环节：运营LABACT程序，选择微机控制菜单下的数/模转换实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文献，选用虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。测孔连线数/模转换器（B2）单元OUT1→虚拟示波器（B3）输入端CH1（选X1档）。实验二、模/数转换一．实验规定1、了解模/数转换器A/D芯片ADC0809转换性能及编程。2、编制程序通过0809采样输入电压并转换成数字量值。二．实验内容及环节实验用的ADC0809是八位A/D转换器，典型采样时间需100us。编程中应当保证A/D转换的完毕，这可以在程序中插入适当延时代码或监视EOC信号的电平来实现。模/数转换器（B8）单元电路图见图2所示。ADC0809的片选在实验机内部已固定为0AxH。由于0809的A、B、C三脚依次接至A0、A1、A2，所以模拟输入通道IN0～IN7的端口地址为0A0～0A7。其中IN0～IN5有效输入电平为0V～+5V。IN6和IN7为双极性输入接法，有效输入电平为-5V～+5V，IN4~IN7端口有测孔引出，供用户使用。图2模/数转换电路图实验环节：（1）将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心Y测孔，作为模/数转换器（B8）输入信号：B1单元中的电位器左边K3开关拨下（GND），右边K4开关拨上（+5V）。（2）测孔联线：B1（Y）→模/数转换器B8（IN4）（信号输入）。（3）运营、观测、记录：运营LABACT程序，选择微机控制菜单下的模/数转换实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后，在虚拟示波器屏幕上显示出即时模/数转换二进制码及其相应的电压值；再次点击开始，将继续转换及显示，满17次后回到原点显示。屏幕上X轴表达模/数转换的序号，Y轴表达该次模/数转换的结果。每次转换后将在屏幕出现一个“*”，同时在“*”下显示出模/数转换后的二进制码及相应的电压值，所显示的电压值应与输入到模/数转换单元（B8）的输入通道电压相同。每转换满17次后，将自动替代第一次值。输入通道可由用户自行选择，默认值为IN4。实验三、采样实验一．实验规定了解模拟信号到计算机控制的离散信号的转换—采样过程。二．实验内容及环节采样实验框图如图3所示。本实验将通过模/数转换模块以一定的采样周期对B9单元产生的正弦波信号采样，送虚拟示波器显示，观测在不同采样周期下，比较输入及输出的波形（失真限度）。图3采样实验框图实验环节：（1）将正弦波信号发生器单元（B6）中开关置于‘0.1~1Hz’档，输出正弦波为SIN测孔。（2）函数信号发生器单元（B5）的S1置‘阶跃’档（最顶端），S2置到‘2－60mS’档。（3）测孔联线1正弦波信号输入B6输出（SIN）→B3（虚拟示波器）CH1（选X1档）2采样周期信号B5输出(S)→B9输入（IRQ7）（3）运营、观测、记录：①先运营LABACT程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观测和调整系统输入信号，调节正弦波信号发生器B6单元的调频和调幅电位器（正弦波的幅度为2V，频率为0.5Hz）。②调节函数信号发生器（B5）单元中的调宽电位器使采样周期信号频率达成最大（约78Hz）③再运营LABACT程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文献，即可选用本实验配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形调节函数信号发生器（B5）单元中的调宽电位器，慢慢减少采样周期信号频率，直到虚拟示波器显示的正弦波严重失真，记录下此时的采样周期。实验四、采样/保持器实验一．实验规定1.了解判断采样/保持控制系统稳定性的充要条件。2．了解采样周期T对系统的稳定性的影响。3．掌握控制系统处在临界稳定状态时的采样周期T的计算。4．观测和分析采样/保持控制系统在不同采样周期T时的瞬态响应曲线。二．实验内容及环节本实验用于观测和分析在离散控制系统中采样周期T对系统的稳定性的影响。采样控制系统稳定的充要条件是：系统特性方程的根必须在Z平面的单位圆内，特性方程式的根与采样周期T有关，只要特性根的模均小于1，则系统稳定。若规定图4所示的闭环采样/保持控制系统实验构成电路特性根的模小于1，须：得：采样周期T<0.04S。图4闭环采样/保持控制系统实验构成电路闭环采样系统实验中被控对象由积分环节（A3单元）与惯性环节（A