《精密测控技术与系统实验指导书(最后版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精密测控技术与系统实验指导书(最后版)（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1精密测控技术与系统实验指导书靳斌 编西华大学西华大学电气信息学院测控系二 00 五年八月编2前前 言言精密测控技术与系统是测控专业本科生的一门专业课，学习本课程的目的在于地将前 3 年多所学知识，如数电、模电、c 语言、单片机、传感器、自动控制等门知识系统化的总结和应用，目的是使本科生学会系统化地学会应用这些知识，并且学会设计测控系统，尤其是精密测控系统。由于各行各业自动化程度提高对测控技术工程师的需求不断增加，同时对测控工程师的设计能力、分析能力、实际动手能力要求越来越高。精密测控技术与系统作为微机系统系列课程的总结性课程，其实验教学尤为重要，针对本学院的实际情况和教学目的，编写了本课程的
2、实验指导书。由于这门课程是第一次开设，实验项目选取包括硬件、软件、数据分析，因为测控专业的本科生在学习本课程时，也在学习智能仪器课程，因此软件仿真平台采用智能仪器采用的 KEIL C。实验中分别介绍了分立式 FV 变换，噪声滤除，回归分析，自动控制算法仿真， RS232在实验中，要求学生在读懂电路、参考程序的前提下，动脑动手，编写程序，在原硬件线路基础上实现新的功能。学生在完成每个实验中，要求记录实验过程。在完成每个实验后，要求分析实验方法和结果，并要求总结出实验的心得体会。在编写本书的过程中得到了电气信息学院领导的大力支持，同时也得到了测控系同事们的帮助和关心，在此表示衷心地感谢! 编者20
3、05.8.23目 录第一部分 精密测控技术与系统实验指导书.4实验一：分立式 VF 变换器建立和数据记录.4实验二：分立元件 VF 变换器数据处理 实验.6实验三：PID 算法作用于一阶惯性对象的数值仿真 实验.9实验四：分立式 VF 变换器的电路模拟.12第二部分 实验报告.14实 验 报 告(实验 1 ).15实 验 报 告(实验 2 ).20实 验 报 告(实验 3 ).23实 验 报 告(实验 4 ).284第一部分 “精密测控技术与系统”实验指导书 实验一：分立式VF变换器建立和数据记录一、实验目的：一、实验目的：1、 明白为什么用 VF 变换器。2、 掌握用实验板搭建实验单元电路的
4、方法。3、 明白分立式 VF 变换器的原理。4、 采用不同频率的输入信号，记录分立式 VF 变换器的电压输出。二、实验仪器设备：二、实验仪器设备：使用万用表，YB1624 功率信浩发生器，示波器，电阻，电容，三极管等。三、实验内容及步骤：三、实验内容及步骤：1、按照图 1.1 在插线板上建立分立式 FV 变换器。2、对照图仔细 1.1 插线板插线是否正确，在老师确定后才可接通电源。3、把输入端信号发生器，选用 TTL 档，可调节信号频率输出，并用示波器观察波形 。4、 电源电压选在 5V，用万用表测量电压。5、 改变频率输入（从 50Hz 开始，每次增加 20Hz） ，用万用表测量电压并记录。
5、5四、电路原理图：四、电路原理图：图 1.1 分立式 VF 变换器原理图五、实验结果（实验数据）：五、实验结果（实验数据）：1、电路连接成功，向老师显示电路。2、改变输入的信号频率，测量输出端电压，并记录，至少 30 组数据。3、 在坐标纸绘制输入信号频率和输出电压的的关系曲线。思考题：思考题：1、测量二极管的导通压降，三极管 CE 之间的饱和压降，分析它们对频率-电压 特性的影响， 用什么型号的二极管、三极管 FV 变换特性最好？ 2、C1、C2、R1 的取值，对 FV 变换特性有什么影响？实验报告：实验报告：参见实验报告内容进行。6实验二：分立元件VF变换器数据处理实验一、实验目的一、实验
6、目的：掌握 VF 变换器的实验数据的处理方法，用线性回归法，判断其线性度。掌握 KEIL C 编程和 uVersion 的调试技术，掌握线性回归的编程方法。二、实验原理：二、实验原理：设定线形方程为： (1)xbby100 次系数 (2)1 110)/()/(bNxNybNiiNii 1 次系数 (3) NxxNxyyx bNiiNiiNiNiiNiiyi/)()(/ )(2112111 1 线性相关系数 (4) NiNiiiNiiiyyxxyyxx11221)()()( 三、实验仪器设备：三、实验仪器设备：KAIL C 软件 和 PC 机。四、实验内容及步骤：四、实验内容及步骤：1、打开uV
7、ersin 2开发编程环境和调试环境，COPY HELLO 目录进行修改程序。2、按照(2),(3),(4)式，编制程序，计算 b0，b1，r。3、并且把计算的 b0，b1 代入(1)式，计算测量的输出电压与计算的输出电7压的误差。五、示例源程序五、示例源程序#include /* special function register declarations */* for the intended 8051 derivative */#include /* prototype declarations for I/O functions */ #include “math.h“#ifdef
8、MONITOR51 /* Debugging with Monitor-51 needs */ char code reserve 3 _at_ 0x23; /* space for serial interrupt if */ #endif /* Stop Exection with Serial Intr. */* is enabled */*- The main C function. Program execution starts here after stack initialization. -*/float b0,b1,Gama,ThiGema;void main (void)
9、 float X32,Y32,Error32;int i,j;float xmean=0,ymean=0;/x 输入数据 频率 均值,y 电压输出 均值float x2mean=0,y2mean=0; /平方 的均值float xy_sum=0;int N=9;8float temp1=0,temp2=0,temp3=0; /*- Setup the serial port for 1200 baud at 16MHz. -*/ #ifndef MONITOR51SCON = 0x50; /* SCON: mode 1, 8-bit UART, enable rcvr */TMOD |= 0x
10、20; /* TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload */TH1 = 221; /* TH1: reload value for 1200 baud 16MHz */TR1 = 1; /* TR1: timer 1 run */TI = 1; /* TI: set TI to send first char of UART */ #endif /手工输入实验数据 X0=0, X1=1,X2=2,X3=3,X4=4,X5=5,X6=6,X7=7,X8=8; Y0=0,Y1=10,Y2=20,Y3=30,Y4=40,Y5=50,Y6=60,Y7=70,Y8=80;f
11、or(i=0;iN;i+)xmean +=Xi; ymean +=Yi; x2mean += Xi*Xi; y2mean += Yi*Yi; xy_sum += Xi*Yi;xmean /=N;ymean /=N; /平均值x2mean /=N;y2mean /=N; /平方的平均值b1 = ( xy_sum - N * xmean *ymean)/(N*x2mean - N *xmean*xmean);b0 = ymean - xmean * b1;for(j=0;jN;j+)temp1 +=(Xi-xmean)*(Yi-ymean);temp2 +=(Xi-xmean)*(Xi-xmean
12、); temp3 +=(Yi-ymean)*(Yi-ymean); Gama = temp1/(sqrt(temp2*temp3);temp1=0;9for(i=0;iN;i+)Errori = (b0+b1*Xi) - Yi; temp1 +=Errori*Errori;ThiGema = sqrt(temp1/(N-2);while (1) ; 六、实验结果（实验数据）：六、实验结果（实验数据）：1、编译连接运行成功，向老师显示计算结果。2、并将实验结果写在实验报告。七、实验结果分析：七、实验结果分析：1、 从线性相关系数说明什么？2、 从计算测量的输出电压与计算的输出电压的误差，说明什么？思考题：思考题：能否采用 2 次、3 次曲线拟合实验数据，精度会怎样？实验报告：实验报告： 参见实验报告要求进行。实验三：PID算法作用于一阶惯性对象的数值仿真实验一、实验目的一、实验目的：掌握数值 PID 控制算法和 1 阶惯性对象数值仿真算法。掌握 Visual C+ 编程和调试技术，掌握 PID 控制算法的编程方法。10二、实验原理：二、实验原理：1 阶惯性对象的传递函数为： (1)TsKsG1)(1 阶惯性对象的微分方程为： (2)(tKuydtdyT1 阶惯性对象的差分方程为： (3)t
