全自動(dòng)控制基本原理試驗(yàn)課操作規(guī)程
1、試驗(yàn)前檢查試驗(yàn)箱usb聯(lián)接線(xiàn)是不是與計(jì)算機(jī)接好。
2、試驗(yàn)電源電路聯(lián)接好應(yīng)用心檢查,隨后請(qǐng)?jiān)囼?yàn)指導(dǎo)老師檢查過(guò)后即可開(kāi)啟試驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)電源，沒(méi)經(jīng)老師檢查的不可開(kāi)展試驗(yàn)。
3、試驗(yàn)開(kāi)始前應(yīng)先檢測(cè)計(jì)算機(jī)與試驗(yàn)箱的通訊是不是正常，通訊正常再次,如通訊不正賞搜索愿因使通訊正賞后才能夠再次實(shí)驗(yàn)。
4、試驗(yàn)聯(lián)線(xiàn)過(guò)程中應(yīng)手持導(dǎo)線(xiàn)插頭輕拔輕插導(dǎo)線(xiàn)，禁止真接拉扯導(dǎo)線(xiàn)拔出。
5、導(dǎo)線(xiàn)聯(lián)接須齊整、清晰，力爭(zhēng)簡(jiǎn)易、防止交叉部署合理并采用不同顏色導(dǎo)線(xiàn)便捷電源電路檢查。
6、試驗(yàn)過(guò)程中要拆換電源電路的，應(yīng)先關(guān)掉試驗(yàn)機(jī)箱開(kāi)關(guān)電源，禁止通電操作。7、試驗(yàn)完畢應(yīng)先關(guān)掉計(jì)算機(jī)和機(jī)箱,將導(dǎo)線(xiàn)按色歸類(lèi)并扎好放到試驗(yàn)箱導(dǎo)線(xiàn)存放處，蓋好試驗(yàn)機(jī)箱箱蓋，清除好桌面，經(jīng)指導(dǎo)老師簽名允許即可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。
、構(gòu)成：1.本機(jī)（1）選用主從關(guān)系方式多CPU結(jié)構(gòu)CPUA：為主控芯片處理器，用以系統(tǒng)管理，與上位機(jī)通信，數(shù)據(jù)收集及計(jì)控試驗(yàn)等。CPUB：輔助控處理器，用以數(shù)據(jù)信號(hào)源產(chǎn)生及自控試驗(yàn)等。CPUC：為自程序編寫(xiě)處理器，用以給予用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)的單片機(jī)設(shè)計(jì)自程序編寫(xiě)。各CPU均選用C8051F410處理芯片，自帶A/D、D/A變換，變換精度均為12位（bit）。（2）與計(jì)算機(jī)通信：選用RS232串口通信聯(lián)接，也可加接USB轉(zhuǎn)RS232聯(lián)接電纜線(xiàn)，與計(jì)算機(jī)USB口聯(lián)接。（3）被控目標(biāo)（計(jì)算仿真模擬模塊）：選用模塊式結(jié)構(gòu)，給予11個(gè)試驗(yàn)用基本運(yùn)放仿真模擬模塊，組成占比環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、占比微分環(huán)節(jié)，PID環(huán)節(jié)和典型的二階、三階系統(tǒng)等（4）阻容元器件庫(kù)：0-999.9K直讀式可變電阻器，250K電位器，多組電容器。（5）數(shù)據(jù)信號(hào)源模塊CPUB：①給予矩形波、正弦波、斜坡、階躍波、方波、微分單脈沖等的單數(shù)據(jù)信號(hào)源，或同時(shí)產(chǎn)生兩種不同種類(lèi)數(shù)據(jù)信號(hào)，其導(dǎo)出力度、寬度、頻率、斜率可在PC機(jī)界面上設(shè)定。②給予繼電特點(diǎn)、飽和特點(diǎn)、死區(qū)特點(diǎn)、空隙特點(diǎn)、延遲時(shí)間特點(diǎn)等的非線(xiàn)形環(huán)節(jié)導(dǎo)出，其導(dǎo)出力度、寬度、斜率可在PC機(jī)界面上設(shè)定。③每個(gè)試驗(yàn)范例都給予數(shù)據(jù)信號(hào)源默認(rèn)值。（6）頻率特點(diǎn)檢測(cè)模塊試驗(yàn)機(jī)自帶掃頻作用，在頻率特點(diǎn)中選用掃頻方式，全自動(dòng)轉(zhuǎn)化成閉環(huán)控制、開(kāi)環(huán)伯德圖及奈氏曲線(xiàn)圖（六個(gè)），在一個(gè)界面上全部顯示，觀(guān)查時(shí)可任選一個(gè)開(kāi)展變大顯示（可多次、不斷選擇），觀(guān)查便捷形象化。可全自動(dòng)檢索諧振最高值或穿越頻率。（7）數(shù)據(jù)收集／虛擬示波器模塊在示波器界面分為上、下兩塊顯示區(qū)，可同時(shí)有多達(dá)七個(gè)通道顯示。在全自動(dòng)控制基本原理試驗(yàn)中供虛擬示波器顯示用，在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)中即供虛擬示波器顯示用，又可作為控制器模塊鍵入。數(shù)據(jù)收集精度為12位（bit）。（8）控制器模塊CPUA在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)中用以計(jì)算機(jī)的控制測(cè)算與導(dǎo)出。A/D、D/A變換精度為12位。PID控制及直接數(shù)字控制試驗(yàn)的控制主要參數(shù)（包含采樣周期）可在界面上直接設(shè)置和改動(dòng)，每項(xiàng)范例試驗(yàn)的控制主要參數(shù)（包含采樣周期），都在界面上向用戶(hù)給予了默認(rèn)值。（9）溫控、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)模塊溫控模塊由環(huán)境溫度載體和輸出功率變大器、調(diào)整器、環(huán)境溫度傳感器器、T／V變換器等構(gòu)成，可開(kāi)展離散增量型PID閉環(huán)控制控制、PWM方式PID閉環(huán)控制控制、位式閉環(huán)控制控制及外接烤箱PID閉環(huán)控制控制。直流電機(jī)模塊由直流電機(jī)和電機(jī)推動(dòng)輸出功率變大器、調(diào)整器、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢驗(yàn)傳感器器、F/V變換器等構(gòu)成，可開(kāi)展直流電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)字PID閉環(huán)控制控制。步進(jìn)電機(jī)模塊由步進(jìn)電機(jī)及指針等構(gòu)成，可開(kāi)展步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)字四相四拍、四相八拍方式工作，正、反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制，并給予試驗(yàn)范例。（10）外設(shè)插口模塊給予外設(shè)的拓展插口，比如烤箱的環(huán)境溫度控制。2.選購(gòu)件單片機(jī)設(shè)計(jì)自程序編寫(xiě)模塊CPUC在單片機(jī)設(shè)計(jì)自程序編寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)中用以計(jì)算機(jī)的控制測(cè)算與導(dǎo)出。C平臺(tái)自程序編寫(xiě)模塊U-EC5仿真模塊（用以片式微處理器自程序編寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)）。二、試驗(yàn)項(xiàng)目1.全自動(dòng)控制基本原理試驗(yàn)線(xiàn)形系統(tǒng)的時(shí)域分析：典型環(huán)節(jié)的仿真模擬研究、二階系統(tǒng)和三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)回應(yīng)。線(xiàn)形控制系統(tǒng)的頻域分析：一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特點(diǎn)曲線(xiàn)圖試驗(yàn)、二階閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的頻率特點(diǎn)曲線(xiàn)圖試驗(yàn)。線(xiàn)形系統(tǒng)的校正與情況意見(jiàn)反饋：頻域法串連超前的校正、頻域法串連遲后校正、時(shí)域法串連占比微分校正、時(shí)域法局部占比意見(jiàn)反饋校正、時(shí)域法微分意見(jiàn)反饋校正和線(xiàn)形系統(tǒng)的情況意見(jiàn)反饋及極點(diǎn)配備。非線(xiàn)形系統(tǒng)的相平面圖分析：典型環(huán)節(jié)、二階非線(xiàn)形控制系統(tǒng)和三階非線(xiàn)形控制系統(tǒng)。2.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)采樣／維持與微分／數(shù)字過(guò)濾簡(jiǎn)易數(shù)字PID控制：被控目標(biāo)辨識(shí)，0型和Ⅰ型的二階／三階部位型／增量型／積分分離出來(lái)／帶死區(qū)／含有延遲時(shí)間目標(biāo)PID控制。串級(jí)PID控制：二階／三階串級(jí)控制比值PID控制：?jiǎn)伍]環(huán)控制／雙閉環(huán)控制比值控制位式控制前饋-意見(jiàn)反饋PID控制：靜態(tài)數(shù)據(jù)／動(dòng)態(tài)性前饋-意見(jiàn)反饋控制解耦PID控制：靜態(tài)數(shù)據(jù)／動(dòng)態(tài)性前饋賠償解耦控制直接數(shù)字控制試驗(yàn)：大林優(yōu)化算法控制、最少拍控制3.自程序編寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)C++自程序編寫(xiě)、單片機(jī)設(shè)計(jì)自程序編寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目同計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)PID控制。4.控制系統(tǒng)應(yīng)用試驗(yàn)直流電機(jī)PID轉(zhuǎn)速控制環(huán)境溫度增量型PID控制環(huán)境溫度PWM方式PID控制環(huán)境溫度位式控制烤箱位式控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制1.被控目標(biāo)選用模塊式結(jié)構(gòu)選用模塊式結(jié)構(gòu)將使被控目標(biāo)搭建便捷，只須選用短路故障套跨接及少量模塊間的連線(xiàn)就能結(jié)構(gòu)出各種型式和階次的仿真模擬環(huán)節(jié)，形象化且簡(jiǎn)單化了試驗(yàn)操作和設(shè)備管理。2.時(shí)域分析界面可同時(shí)有多達(dá)七個(gè)通道顯示，可拖動(dòng)界面上標(biāo)尺測(cè)X軸（時(shí)長(zhǎng)值）和Y軸（力度值），波型可上、下、左、右隨便移動(dòng)，X、Y軸占比可隨便改動(dòng)，每個(gè)試驗(yàn)只運(yùn)作一個(gè)試驗(yàn)工作周期，假如運(yùn)作時(shí)長(zhǎng)超出界面時(shí)，將再次滾動(dòng)顯示，終止后將全自動(dòng)停在起始部位。每個(gè)試驗(yàn)在界面上顯示該試驗(yàn)范例的基本原理圖，有利于用戶(hù)脫開(kāi)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)開(kāi)展試驗(yàn)，見(jiàn)配件1。在非線(xiàn)形系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)有相平面圖顯示方式，見(jiàn)配件3。3.頻域分析界面頻域分析界面可由用戶(hù)隨便選擇設(shè)定所需檢測(cè)的頻率點(diǎn)(最多為60點(diǎn))，系統(tǒng)集成化軟件按頻率設(shè)定點(diǎn)，一次轉(zhuǎn)化成該試驗(yàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)曲線(xiàn)圖、對(duì)數(shù)相頻特點(diǎn)曲線(xiàn)圖（伯德圖），幅相特點(diǎn)曲線(xiàn)圖（奈奎斯特圖），共六種特點(diǎn)曲線(xiàn)圖，并在一個(gè)界面上全部顯示，供用戶(hù)使用。檢測(cè)進(jìn)行后，將同時(shí)全自動(dòng)產(chǎn)生閉環(huán)控制、開(kāi)環(huán)伯德圖及奈氏曲線(xiàn)圖（持續(xù)曲線(xiàn)圖）；用戶(hù)可在曲線(xiàn)圖上隨便增加頻率點(diǎn)，搜索曲線(xiàn)圖上各頻率點(diǎn)的各特點(diǎn)主要參數(shù)，比如諧振頻率、諧振最高值，穿越頻率、相位裕度等。試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)每個(gè)頻率點(diǎn)檢測(cè)進(jìn)行后，在界面上將同歩顯示該角頻率的閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)L、Im、Re標(biāo)值。在所選頻率點(diǎn)全部檢測(cè)進(jìn)行后，可移動(dòng)標(biāo)尺讀出各頻率點(diǎn)的相應(yīng)標(biāo)值。頻域分析界面也可由用戶(hù)依據(jù)被測(cè)目標(biāo)的頻率特點(diǎn)設(shè)定一個(gè)最低頻率點(diǎn)和一個(gè)最高頻率點(diǎn)，隨后選用諧振最高值或穿越頻率檢索方式，讓試驗(yàn)機(jī)全自動(dòng)畫(huà)出頻率特點(diǎn)曲線(xiàn)圖，無(wú)須用戶(hù)費(fèi)心設(shè)定各頻率點(diǎn)，見(jiàn)配件2。用戶(hù)還可在界面上點(diǎn)一下《檢測(cè)數(shù)據(jù)》，讀出已測(cè)頻率點(diǎn)的L等值，分析試驗(yàn)狀況。1.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)PID控制及直接數(shù)字控制試驗(yàn)的控制主要參數(shù)（包含采樣周期）可在界面上直接設(shè)置和改動(dòng)，而無(wú)需在程序上開(kāi)展復(fù)雜的改動(dòng)設(shè)置，以防破壞原來(lái)的控制程序。這種直接在界面上改動(dòng)控制主要參數(shù)的方式既形象化又便捷，免去了改動(dòng)撰寫(xiě)程序時(shí)所花的大量時(shí)間精力。每項(xiàng)范例試驗(yàn)的控制主要參數(shù)（包含采樣周期），都在界面上向用戶(hù)給予了默認(rèn)值。2.多種自程序編寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)平臺(tái)C平臺(tái)自程序編寫(xiě)C平臺(tái)自程序編寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)是通過(guò)VC6.0開(kāi)發(fā)環(huán)境用C語(yǔ)言開(kāi)展撰寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)程序。集成化開(kāi)發(fā)環(huán)境界面如圖5所示。用戶(hù)進(jìn)到該界面撰寫(xiě)控制程序，或開(kāi)啟范例文檔夾，調(diào)出控制系統(tǒng)參照源程序，開(kāi)展編譯程序、聯(lián)接、載入、運(yùn)作，見(jiàn)配件5。用戶(hù)自主撰寫(xiě)的控制程序?qū)⒃赑C機(jī)上全速運(yùn)作，等候試驗(yàn)機(jī)的《開(kāi)始》和《終止》數(shù)據(jù)信號(hào)，按采樣周期讀取試驗(yàn)系統(tǒng)的導(dǎo)出值，測(cè)算出控制值導(dǎo)出，開(kāi)展優(yōu)化算法控制。單片機(jī)設(shè)計(jì)自程序編寫(xiě)單片機(jī)設(shè)計(jì)自程序編寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)通過(guò)C8051FXXX單片機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境用C51語(yǔ)言開(kāi)展撰寫(xiě)計(jì)控試驗(yàn)程序，集成化開(kāi)發(fā)環(huán)境界面如圖6所示。用戶(hù)進(jìn)到該界面撰寫(xiě)控制程序，或開(kāi)啟范例文檔夾，調(diào)出控制系統(tǒng)參照源程序，開(kāi)展編譯程序、聯(lián)接、載入、運(yùn)作，見(jiàn)配件6。用戶(hù)自主撰寫(xiě)的控制程序?qū)⒃谠囼?yàn)機(jī)單片機(jī)設(shè)計(jì)自程序編寫(xiě)（B5）模塊上全速運(yùn)作，等候試驗(yàn)機(jī)的《開(kāi)始》和《終止》數(shù)據(jù)信號(hào)，按采樣周期讀取試驗(yàn)系統(tǒng)的導(dǎo)出值，測(cè)算出控制值導(dǎo)出，開(kāi)展優(yōu)化算法控制。每項(xiàng)試驗(yàn)都向用戶(hù)給予范例程序。備注：當(dāng)下階段其它生產(chǎn)商暫時(shí)還無(wú)法做到這個(gè)指標(biāo)值。
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