计控实验报告

计算机控制 实验报告

实验一基于研华ADAM模块的数据采集

一、实验目的

1． 掌握研华ADAM4117和ADAM4024数据采集模块的使用方法 2． 使用Matlab 软件编制数据采集程序

二、实验设备

研华数据采集模块ADAM4117， ADAM4024，Matlab软件，计算机控制实验箱，计算机，信号线

三、实验内容

在计算机控制实验箱上搭建二阶电路，模拟双容水箱系统，使用研华ADAM模块完成输入输出数据的采集。

1． 选择合适的电阻电容，参考如下电路结构图，在计算机控制实验箱上搭建二

阶被控对象，使得其被控对象传递函数为

建议数值：R1=200kΩ，R2=200kΩ,C1=1μＦ，R4=300kΩ, R5=500kΩ，C2=1μＦ.

2． 在Matlab软件下编程，完成基于研华ADAM4117的数据采集，读取放大器的

输出信号。

3． 在Matlab软件下编程，完成基于研华ADAM4024的数据通讯，实现控制信号

的输出。

4． 使用Matlab软件中的Timer控件实现数据的实时采集和显示

四、实验要求

1、了解数据采集模块中A/D、D/A转换的原理

答：A/D模块是模数转换模块，将模拟信号转换为数字信号。包括积分型、

逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。

D/A模块是数模转换模块，将数字信号转换为模拟信号。包括倒T型网

络，权电流转换器等。

2、分析ADAM4117、ADAM4024模块的结构和性能指标，并掌握该模块与PC机的硬件连接方式，能够使用测试软件ADAM- Utility测试模块的通讯性能。 答：ADAM-4117是16位A/D、8通道的模拟量输入模块，可以采集电压、电

流等模拟量输入信号，并且为所有通道都提供了独立的可编程的输入范围。ADAM-4117可以将电压电流信号转换为RS-485信号，传输到电脑或PLC中 ? 一般电脑都具有RS-232接口，通过RS-232到RS-485的转换器连接ADAM-4117。 以ADAM-4520为例，电脑通过直连线连接ADAN-4520，4520的DATA+连接4117的DATA+，4520的DATA-连接4117的DATA-。连线完成后，安装测试软件，通过测试软件对4117进行测试和配置 。 ADAM-4117和ADAM-4520都需要供电，4117通电之后，指示灯呈红色闪烁状。

ADAM-4021是1路模拟量输出通道，分辨率为12位，输出范围0-20mA，

4-20mA，0-10V。ADAM-4024是4路模拟量输出通道，分辨率为12位，输出范围0-20mA，4-20mA，+/-10V，支持Modbus协议。用户可以通过配置软件配置电压或电流的建立速率和启动输出。

3、掌握Matlab软件平台下的串口通讯编程方法 见附录程序

五．实验程序

程序1.单一采值

s1 = serial('COM1', 'BaudRate',9600,'Terminator','CR'); fopen(s1);

command1=['#02C0-04.500']; fprintf(s1,command1); out1=fscanf(s1); command2=['#010']; fprintf(s1,command2); out2=fscanf(s1); fclose(s1); delete(s1);

程序2.使用定时器采值 clear all clc

global s1 t Ts k tt y Ts=0.5;

s1 = serial('COM1', 'BaudRate',9600,'Terminator','CR'); s1.InputBuffersize=1024; s1.OutputBuffersize=1024; fopen(s1);

input_command=['#02C0-04.500']; fprintf(s1,input_command); out=fscanf(s1) k=0;

t = timer('TimerFcn',@myread, 'Period', Ts,'ExecutionMode','fixedRate'); start(t)

function myread(obj,event) global s1 t Ts k tt y k=k+1;

input_command=['#010']; fprintf(s1,input_command); out=fscanf(s1);

out1=str2num(out(2:8)); tt(k)=(k-1)*Ts; y(k)=out1; plot(tt,y) if k>30

all_timer=timerfind; stop(all_timer); delete(all_timer);

input_command=['#02C0+00.000'];

fprintf(s1,input_command); fclose(s1); delete(s1); end

采集值图像

六.总结

通过此次实验，我熟悉了研华ADAM4117和ADAM4024数据采集模块的基本原理，掌握研华ADAM4117和ADAM4024数据采集模块的使用方法，并使用Matlab 软件编制数据采集程序，既可以实现单一采值测试，也可以实现连续采值并绘成图像已显示结果。

实验二数字PID控制器的设计与调试

一、实验目的

1. 熟悉数字PID控制器的实现算法

2. 深入了解PID参数对系统控制效果的影响

二、实验设备

计算机控制实验箱、研华数据采集卡、Matlab软件、计算机

三、实验内容：

1. 在实验一基础上编制PID数字控制器，实现闭环控制。

?Te(k)?2e(k?1)?e(k?2)??u?u(k)?u(k?1)?kp?e(k)?e(k?1)?e(k)?T()?d??TiT?? 2. 进行PID参数的整定分析：

a) 取消积分和微分作用，分析比例系数数对系统控制性能的影响 b) 保持比例系数不变，分析积分作用对系统控制性能的影响

c) 保持比例系数和积分时间不变，分析微分作用对控制系统性能的影响 d) 运用所学的PID参数整定方法，确定一组控制性能良好的PID参数

四、实验要求

1. 实验过程中要记录实验曲线，标注控制系统输出的性能指标 2. 总结PID参数对控制系统性能的影响

3. 分析理论结果与实验结果的差异，如有误差分析原因。 五．实验结果处理

1. 实验过程中要记录实验曲线，标注控制系统输出的性能指标

a）取消积分和微分作用，分析比例系数数对系统控制性能的影响

P=0.3

P=0.5

P=1

P=2

由以上图像可得，P选0.5比较合适。

b）保持比例系数不变，分析积分作用对系统控制性能的影响

Ti=0.5

Ti=0.8

Ti=1

Ti=5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/biht.html