控制技术实验指导书Word格式.docx
《控制技术实验指导书Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制技术实验指导书Word格式.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
铜电阻的主要材料是铜，主要用于精度不高、测量温度范围（－50℃～150℃）不大的的地方。
而铂电阻的材料主要时铂，铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件和作为温度标准。
铂电阻与温度的关系在0℃～630.74℃以内为
Rt＝R0（1＋at＋bt2）
式中Rt――温度为t℃时的温度；
R0――温度为0℃时的电阻；
t――任意温度；
a、b――为温度系数。
该实验系统中使用了Pt100作为温度传感器。
在实际的温度测量中，常用电桥作为热电阻的测量电阻。
在如图15-1中采用铂电阻作为温度传感器。
当温度升高时，电桥处于不平衡，在a，b两端产生与温度相对应的电位差；
该电桥为直流电桥。
图15-1温度测量及放大电路
4．温度控制系统与实验十三的直流电机转速控制相类似，虽然控制对象不同，被控参数有差别，但对于计算机闭环控制系统的结构，却是大同小异，都有相同的工作原理，共同的结构及特点。
四、实验步骤
1、实验接线
用导线将温度控制单元24V的“+”输入端接到直流稳压电源24V的“+”端；
用导线将温度控制单元0～5V的“+”输入端接到数据采集卡的“DA1”的输出端，同时将温度变送器的“+”输出端接到数据采集卡的“AD1”处；
打开实验平台的电源总开关。
2、脚本程序的参数整定及运行
启动计算机，在桌面双击图标“THBCC-1”，运行实验软件。
顺序点击虚拟示波器界面上的“
”按钮和工具栏上的“
”按钮（脚本编程器）；
在脚本编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮，并在“计算机控制技术应用算法”文件夹下选中“温度控制”脚本程序并打开，阅读、理解该程序，然后点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”，将脚本算法的运行步长设为100ms；
点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“启动”；
观察温度加热器内温度的变化。
当控制温度稳定在设定值后，再点击脚本编辑器的调试菜单下“停止”，重新配置P、I、D的参数或改变算法的运行步长，等加热器温度冷却后再次启动程序，并观察运行结果。
实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。
注：
为了更好地观测温度曲线，本实验中可将“分频系数”设置到最大。
五、实验报告要求
1．画出温度控制系统的方框图。
2．分析P、I、D控制参数对温度加热器中温度控制的影响。
六、参考程序
dimpv,sv,ei,ex,ey,k,ti,td,q0,q1,q2,op,x,Ts,ux,tv‘变量定义
subInitialize（arg）
WriteData0,1
endsub
subTakeOneStep（arg）‘初始化函数
pv=ReadData
（1）'
当前温度电压测量值
sv=50'
设置温度
k=20
ti=5
td=0
Ts='
采样时间100ms
ei=（（sv-35）/30+-abs（pv）'
当前偏差
q0=k*（ei-ex）'
比例项
ifTi=0then
q1=0
else
q1=K*Ts*ei/Ti'
积分项
endif
q2=k*td*（ei-2*ex+ey）/Ts'
微分项
ey=ex
ex=ei
op=op+q0+q1+q2
ifop>
=then
op=
endif
ifop<
=1then
op=1
tv=35+30*（abs（pv）
TTTRACE"
温度=%f"
tv'
输出温度
TTRACE"
op=%f"
op
ei=%f"
ei
pv=%f"
pv
WriteDataop,1
subFinalize（arg）‘退出函数
实验十六单容水箱液位定值控制系统
1.理解单容水箱液位定值控制的基本方法及原理；
2.了解压力传感器的使用方法；
3.学习PID控制参数的配置。
1.THBDC-1型控制理论·
计算机控制技术实验台平台
2.THBXD数据采集卡一块（含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根）
3.PC机1台（含软件“THBDC-1”）
4.THBDY-1单容水箱液位控制系统
单容水箱液位定值控制系统的控制对象为一阶单容水箱，主要的实验项目为单容水箱液位定值控制。
其执行机构为微型直流水泵，正常工作电压为24V。
直流微型水泵控制方式主要有调压控制以及PWM控制，在本实验中采用PWM控制直流微型水泵的转速来实现对单容水箱液位的定值控制。
PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理参考实验十三的相关部分。
控制器采用了工业过程控制中所采用的最广泛的控制器——PID控制器。
通过计算机模拟PID控制规律直接变换得到的数字PID控制器，它是按偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）组合而成的控制规律。
水箱液位定值控制系统一般有由电流传感器构成大电流反馈环。
在高精度液位控制系统中，电流反馈是必不可少的重要环节。
这里为了方便测量与观察反馈信号，通常把电流反馈信号转化为电压信号：
反馈端输出端串接一个250Ω的高精度电阻。
本实验电压与液位的关系为：
H液位=（V反馈-1）×
单位：
mm
水箱液位控制系统方框图为：
将水箱面板上的“LT–”与实验台的“GND”相连接；
水箱面板上的“LT+”与实验台的“AD1”相连接。
将水箱面板上的“输入–”与实验台的“GND”相连接；
水箱面板上的“输入+”与实验台的“DA1”相连接。
将水箱面板上的“输出–”与“水泵电源–”连接；
水箱面板上的“输出+”与“水泵电源+”连接。
2、压力变送器调零
本实验在开始实验前必须对压力变送器调零操作。
具体方法为：
将水箱中打满水，然后再全部放到储水箱中；
旋开压力变送器的后盖，用小一字螺丝刀调节压力变送器中电路板上有“Z”标识的调零电位器，让压力变送器的输出电压为1V；
再次向水箱中打水，并观察水箱液位与压力变送器输出电压的对应情况，其对应关系为：
H液位=（V反馈-1）×
（当液位为10cm时，输出电压应为左右），如不对应，再重复步骤、直到对应为至；
如果步骤1）、2）、3）还不能调好水箱液位与压力变送器输出电压的对应情况，那么可适度调节压力变送器中电路板上有“S”标识的增益电位器，再重复步骤、、直到对应为至。
但在实际应用中，增益电位器的调节要慎用，一般不调节。
3、脚本程序的参数整定及运行
在脚本编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮，并在“计算机控制技术应用算法”文件夹下选中“水箱控制”脚本程序并打开，阅读、理解该程序，然后点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”，将脚本算法的运行步长设为100ms；
观察水箱内液位的变化。
当水箱液位稳定在设定值后，再点击脚本编辑器的调试菜单下“停止”，重新配置P、I、D的参数或改变算法的运行步长，再次启动程序，并观察运行结果。
注意：
①为了更好地观测液位曲线，本实验中可将“分频系数”设置到最大。
②直流水泵电源的正反接，可以控制水泵正反转，最好保证水泵处于正转状态；
③实验时出水阀的开度一般调节至整个阀开度的70%左右；
④由于本实验是基础应用型实验，其液位的控制精度在10%内即可。
五、报告要求
1.画出水箱控制系统的方框图；
2.分析P、I、D控制参数对水箱控制系统的影响；
3.分析水箱控制系统的出水口开度大小对水箱控制系统的影响。
dimpv,sv,ei,ex,ey,K,Ti,Td,q0,q1,q2,op,h‘变量定义
subInitialize（arg）'
初始化函数
WriteData0,1
subTakeOneStep（arg）'
算法运行函数
pv=ReadData
（1）'
当前测量值
h=（pv-1）*
pv=%f"
pv
TTRACE"
液位h=%f"
h
sv=10‘水箱液位的控制高度，单位cm
K=‘P参数
Ti=5‘I参数
Td=0‘D参数
Ts='
采集周期200ms
ei=（sv/+1）-pv'
ifTi=0then
q1=0
else
q1=K*Ts*ei/Ti'
endif
ey=ex
ex=ei
op=op+q0+q1+q2
ifop<
=then'
输出值限幅
op=
ifop>
WriteDataop,1
endsub
subFinalize（arg）'
退出函数
附录
位置式
dimpv,sv,ei,K,Ti,Td,q0,q1,q2,op,h,mx,pvx
mx=0
pvx=0
sv=10
K=
Ti=5
Td=0
采集周期
q0=k*ei'
mx=K*Ts*ei/Ti'
当前积分项
q2=k*Td*（pvx-pv）/Ts'
q1=q1+mx
pvx=pv
endsub
升级会员 