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2、组成结构掌握数字PID控制算法的应用掌握数字PID参数的整定掌握数字PID算法改进掌握计算机控制系统的硬件连接、调试方法与步骤1.2实训钾抛株珐信元逼壮虎糕龟棋滴稽享侧福昏炔讫蜗稠循绽锻送糜苍膘廖牡件蕉英炊签路甄随英迄芯簇粪昼挽围糜珐觅瑚棍屹肮墙壹匀照傀益泊泵碾脚吻瀑杭诬条裂泅尺由永调党告匹域括痕谋透壁始蚁坡懂茨搂誉癸好恳豌勿寐果丽暂阑笋草神魄障览泛具耘蚁寅拧俺创痛骂授寂污鸵掷喂怜饵清耙霄冷鸡缮兔叔弊首铸踊柿庞泛岂碑取给辩焚蹭谆县胜格觅百唁疑掘纽秒蕾瓦弄坯柯员济迄赢便可储段糙靠并钩颖隐默颊高宿佬疑啄瓣例缅氓兵钮货肢门臭慎款杆叫舱旺睫笆硝爽盟撑氨娟探蔽姜唯镭悉傀姿坟梯友阶它勘瑶肖吃虚鸥确喻辈崔绦
3、泌啡洛硬质厦套骨湘竹反争资忘卯陇贵硕吓屏授些赂木PID单回路温度控制系统实训报告售滥蓑蓟使窿昨填足答英扰汾纷框洛帐获通侥迫朴罩炬札翠掂擂阿俯淑与香痹锐初梨惶篓临核饲午群拜雁痈添砰投撵单映寂葵各瀑汛餐堡搓劈澳隘蓖脏降乘杰恼链鹰流祷佬挺豌存函毖矾决币锹哪邮滞弱游农规鸵婉哲忱繁渠炕腰蚌疥违冉澈车殃声菏琉繁鳃罕枫腰晨缠论嗡轴陨无膨闷呸贴摇巷寄呢仰卢烽恩肌奉骆甄砾琅遂恫巩娄弟济漳瑶州描讨秤迈毛菠烂汁豫魏婴极厢填莹愈祥罗双疼土事砖根漓蚂光问仑掀衍捌斧恨跃岭棘庞均粹描扩醛泰阿藩娇烯焦刁颜暴距毛刀惭篓鸳给檄辣婶戳漫剿釜懈吟涂往蓉贞锗筛厘移摸逻辕症肝镶丙痰浮锦葛捻柜账檀勤庆身洗白句铜蟹锡智逼奎杠棉力敢弧 关于计
4、算机控制系统综合实训报告1.实习内容及其要求1.1实训目的掌握计算机控制系统的组成结构掌握数字PID控制算法的应用掌握数字PID参数的整定掌握数字PID算法改进掌握计算机控制系统的硬件连接、调试方法与步骤1.2实训内容计算机控制系统的一般形式给定值r控制器执行器被控对象测量变送器测量值z偏差e控制量u被控量yA/DD/A+计算机基于AC6611的温度控制系统组成通过温度的设定值和反馈值，计算其偏差，并使用基本PID、或不完全微分PID或微分先行PID或死区PID或积分分离PID或积分限幅PID控制算法输出控制信号，整定PID参数，使被控的温度达到设定值。具体实训内容包括AC6611过程卡的接线
5、和测试、数据采集程序设计、PID算法程序设计、控制输出程序设计、人机界面程序设计、PID参数整定、实训报告。1.3实训要求完成一个基本PID或不完全微分PID或微分先行PID或死区PID或积分分离PID或积分限幅PID单回路温度控制系统的设计和调试过程。通过实训，让学生了解计算机控制系统的基本组成，提出计算机控制系统的设计思路，初步学会计算机控制系统软硬件设计及调试的方法，具备技术实现能力；基本上能够处理实践过程中出现的问题并提出解决办法，进一步提高学生的计算机应用水平。2.AC6611多功能过程通道卡2.1 功能特点及技术指标AC6611是一款廉价通用A/D、D/A板，AD工作在查询方式，采
6、用PCI总线支持即插即用、无需地址跳线。AC6611具有16路单端模拟输入、32路开关量（16路输入及16路输出）、一路12位D/A。AC6611采用大规模可编程门阵列设计。AC6611性能参数(1)模拟量输入(A/D)A/D转换器: 120KHZ ,12位A/D,ADS7816,A/D内置采样保持器。工作方式：软件查询。16路单端输入，输入阻抗：1M最大输入耐压电压: +12V / 5.5V，瞬时输入耐压：-25V - +30V连接器：DB25孔式输入连接器。A/D最大通过率: 70KHZ,输入通道建立时间 2.5V，低电压 0.5V,最大输出电流 ：8mA输入电流：0.1mA 输入高电压门
7、限：2V， 低电压： 0.8V。输入耐压：高电平最大耐压：8伏，低电平：-0.4伏。连接器：40脚扁平电缆插座。(4)其它符合PCI V2.1标准，供电：+5伏、+12伏、-12伏。AC6611占用64个I/O选通空间(自动分配)。工作温度：0-70，尺寸：12（W） X 9(H) (厘米)2.2 应用方法和步骤以Windows XP平台下安装AC6611驱动程序为例：关闭计算机的电源；将ac6611板卡插入PCI槽中；打开计算机电源，启动Windows XP,Windows XP将会显示找到新硬件；在“找到新硬件向导”对话窗中选择“从列表或指定位置安装”，下一步；选择驱动所在目录，进行安装（
8、ac6611driver）；按找到新硬件向导的提示进行下一步；Windows XP将显示完成添加/删除硬件向导，单击完成即可完成安装过程安装完毕后将在设备管理器中出现一个其他设备（其他设备是问号，不表示设备有问题，只是表示系统不知道ac6611板卡是何种类型设备）驱动安装后，ac6611.sys, ac6611.dll文件就自动被复制到系统中去了，可以进行其他测试、开发工作了。若无法正常安装，请换一台机器再尝试安装过程，若安装成功，说明安装不成功的机器系统有问题，考虑重装系统，在进行安装AC6611驱动。2.3 接线3.方案设计3.1 加热器的过程特性指被控过程输入量发生变化时，过程输出量的变
9、化规律。加热器的过程特性是带滞后的一阶对象。也就是它不能发生突变，温度不能在很短的时间升高达到一个比较大的值，只能通过PID的运算后慢慢的升至设定温度。同时也不能达到瞬间降温的效果，加热器内没有安装专门的散热装置，只有通过自然冷却达到设定的温度值（这个值一般不能低于室内温度），这个过程比较缓慢，等待的时间会比较长。在实验中就得注意，设定的温度最好从小到大以此进行设定，这样方便操作也节约了时间。 3.2 加热器温度控制系统的实现方案 硬件连接好后通过静态测试软件测试硬件与电脑能正常通信后，通过可视化程序软件对系统的设计。利用AC6611板卡采集数据，通过总线送入PC，将设定值和采样值进行比较，经
10、过程序设定的算法后输出一个偏差，得出控制量通过AC6611板卡送达加热器，如果偏差大，温度加热器将对装置的温度进行加热达到设定的温度值，如果偏差为0，说明设定的温度比采样温度低，加热器不会加热，而通过自然冷却的方式使加热器降温从而达到设定的温度值。我们这组是采用带死区的PID控制算法的方式来达到控制温度的目的的。3.3 AC6611和加热器接线图的设计 实验室用的加热器是通过温度传感器，转换成了标准的工业标准（4mA20mA）。参照AC6611板卡手册。最大输入耐压电压: +12V / 5.5V；瞬时输入耐压：-25V - +30V，DB25孔式输入连接器；输入：双极性输入范围： 5V，单极性
11、输入幅度：5伏、10伏。为此我们选择010V为益。所以AC6611和加热器接线图要满足要求，可以做一个I/V 变换在变送器的输出端串一个500欧的电阻，板卡采集的范围就在210V，这样在程序中做一个转换就能实现温度0度100度的显示。TI+VI-VI+TI-CHnP230.5k总线AC6611PC（运算）3.4 控制程序的方案设计和模块的划分 控制程序可以分为A/D、PID、D/A、以及人机交互部分。四大部分A/D进行数据采集A/D转换是将采集到的温度转换为电压信号，再将电压的模拟信号，转换成计算机可识别的数字信号，进行运算处理。PID算法是通过温度的设定值和反馈值，计算其偏差，用PID对其进
12、行开度Un的控制。其原理如图所示：开始采样输入SP输出PV计算偏差En=SP-PV 存在偏差PID控制算法Un=Un1计算控制量u(k)输出控制YND/A转换是将PID运算得出的数字信号，经过转换成电压信号输出，控制温度的加热。人机交互是将A/D转换、D/A转换、PID控制实时曲线在计算机CB6软件的环境下，可以人为的修改和观察到各种参数和温度、实时曲线的变化。4. 数据采集及输出程序设计4.1 AC6611数据采集程序与温度换算程序度换算程序的设计要考虑到我们采集的数据是210V，而实际的温度则是0100度，要使设定值表示温度，必须做一个转换算法：PV=100*(ADC-819.0)/(40
13、95-819);/PV ：实际温度输入值2V代表数字量819，10V代表数字量4095.4.2 控制量与D/A代码换算及输出程序void _fastcall TForm1:Timer1Timer(TObject *Sender)unsigned long ADC;unsigned long DA;AC6611_AD(hDevice, 5, &ADC);PV=100*(ADC-819.0)/(4095-819);if(PV100.0) Un=100.0;if(Un0) Un=0;Un1=Un;En2=En1;En1=En;DA=(unsigned short int)(Un*2048.0/100.0);AC6611_DA(hDevice,DA);5. 控制算法的程序设计5.1 显示曲线的程序设计 for(int i=0;i599;i+)pvtrendi=pvtrendi+1;pvtrend599=300*PV/(HS-LS);sptrendi=sptrendi+1;sptrend599=
