计算机控制系统设计性实验
计算机控制技术-实验2 X-Y运动平台数控实验
四 实验用主要设备
系统设备主要由工控机、PCI-1220运动控制卡、 步进电机驱动器及XY工作平台构成。
工控机：
工业控制机也称为工业计算机IPC，主要用于工业 工程测量、控制、数据处理等工作。常用的是PC总线 工控机（ X86 CPU ）。
工控机特点： （1）可靠性高和可维护性好 （2）环境适应性强 （3）控制的实时性 （4）完善的输入输出通道 （5）丰富的软件
5 Visual C++软件开发平台
Visual C++是一个在Windows环境下的程序开发工具，是 一种广谱性编程语言，覆盖从低级到高级的整个编程语 言范围。它是可视化的、面向对象的，采用事件驱动的。 它屏蔽了Windows环境下程序设计的复杂性，使Windows 应用程序设计变得简单、方便、快捷。
实验二 X-Y运动平台数控实验
一 实验目的
1.了解步进电机的工作原理与步进电机驱动器的使用。 2.掌握二轴运动控制卡的应用。 3.掌握逐点比较法插补的计算原理
4.掌握用VC++进行插补程序设计的方法。
二 实验仪器
1.研华工控机。 2.X-Y运动平台（含步进电机驱动器）。 3.PCI-1220U二轴运动控制板卡。 4.24V直流稳压电源。
3 逐点比较法直线插补和圆弧插补的计算原理：
插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工 件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各 坐标发出进给指令。
数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法，数字积分法， 时间分割法，样条插补法等。本实验采用逐点比较法。
逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹 上的坐标值进行比较一次，决定下一步的进给方向。
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告实验一 信号的采样与保持一、实验目的1．熟悉信号的采样和保持过程。
2．学习和掌握香农(采样)定理。
3．学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACS 实验系统一套，i386EX 系统板一块。
三、实验原理香农（采样）定理：若对于一个具有有限频谱（max ωω<）的连续信号)(t f 进行采样，当采样频率满足max 2ωω≥s 时，则采样函数)(t f *能无失真地恢复到原来的连续信号)(t f 。
m ax ω为信号的最高频率，s ω为采样频率。
四．实验内容1．采样与保持编写程序，实现信号通过 A/D 转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到 D/A 转换器输出。
实验线路图如图2-1所示，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，其它线系统已连好。
图2-1 采样保持线路图控制计算机的“OUT1”表示386EX 内部1#定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259的“7”号中断，用作采样中断。
正弦波单元的“OUT ”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7”端输入,系统用定时器作为基准时钟（初始化为10ms ），定时采集“IN7”端的信号，转换结束产生采样中断，在中断服务程序中读入转换完的数字量，送到数模转换单元，在“OUT1”端输出相应的模拟信号。
由于数模转换器有输出锁存能力，所以它具有零阶保持器的作用。
采样周期T= TK×10ms，TK 的范围为01~ FFH ，通过修改TK 就可以灵活地改变采样周期，后面实验的采样周期设置也是如此。
零阶采样保持程序流程图如图2-2所示。
图2-2 零阶采样保持程序流程图实验步骤：（1）参考流程图2-2编写零阶保持程序，编译、链接。
（2）按照实验线路图2-1接线，检查无误后开启设备电源。
（3）用示波器的表笔测量正弦波单元的“OUT ”端，调节正弦波单元的调幅、调频电位器及拨动开关，使得“OUT ”端输出幅值为3V ，周期1S 的正弦波。
计算机控制系统性能分析
南京邮电大学自动化学院实验报告课程名称：计算机控制系统实验名称：计算机控制系统性能分析所在专业：自动化学生姓名：**班级学号：B************: ***2013 /2014 学年第二学期实验一：计算机控制系统性能分析一、 实验目的：1.建立计算机控制系统的数学模型；2.掌握判别计算机控制系统稳定性的一般方法3.观察控制系统的时域响应，记录其时域性能指标；4.掌握计算机控制系统时间响应分析的一般方法；5.掌握计算机控制系统频率响应曲线的一般绘制方法。
二、 实验内容：考虑如图1所示的计算机控制系统图1 计算机控制系统1. 系统稳定性分析(1) 首先分析该计算机控制系统的稳定性，讨论令系统稳定的K 的取值范围； 解:G1=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G1,0.01,'zoh');//求系统脉冲传递函数 rlocus(G);//绘制系统根轨迹Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s-7-6-5-4-3-2-1012-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5将图片放大得到0.750.80.850.90.9511.051.11.151.21.25-0.15-0.1-0.050.050.10.15Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i sZ 平面的临界放大系数由根轨迹与单位圆的交点求得。
放大图片分析： [k,poles]=rlocfind(G)Select a point in the graphics window selected_point = 0.9905 + 0.1385i k =193.6417 poles =0.9902 + 0.1385i 0.9902 - 0.1385i 得到0<K<193(2) 假设不考虑采样开关和零阶保持器的影响，即看作一连续系统，讨论令系统稳定的K 的取值范围； 解：G1=tf([1],[1 1 0]); rlocus(G1);-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.8Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s由图片分析可得，根轨迹在S 平面左半面，系统是恒稳定的，所以： 0<K<∞(3) 分析导致上述两种情况下K 取值范围差异的原因。
计算机系统综合课程设计实验总结
计算机系统综合课程设计实验总结一、引言计算机系统综合课程设计实验是计算机科学与技术相关专业的一门重要实践课程，旨在通过实际操作和综合实验任务，让学生全面了解计算机系统的组成和工作原理，培养学生的综合应用能力和问题解决能力。
本文旨在对该实验进行总结和回顾，介绍实验的目的、内容、实施过程和取得的成果。
二、实验目的计算机系统综合课程设计实验的目的是通过设计和实现一个简化的计算机系统，包括处理器、内存、I/O设备等，加深对计算机硬件和软件的理解，培养学生的系统思维和综合应用能力。
通过实验，学生能够掌握计算机系统的基本结构和工作原理，熟悉计算机体系结构、操作系统、编译原理等相关知识，提高自己的实践能力和创新能力。
三、实验内容本次实验的内容主要包括以下几个方面：1. 计算机系统的基本组成：学生需要了解并实现计算机系统的各个部分，包括处理器、内存、I/O设备等，理解它们之间的功能和相互作用关系。
2. 处理器设计与实现：学生需要设计并实现一个简化的处理器，包括指令集、寄存器、控制单元等。
通过设计处理器，学生能够深入理解指令的执行过程和计算机的运行机制。
3. 内存管理和地址映射：学生需要设计并实现一个简化的内存管理系统，包括地址映射、虚拟内存、分页机制等。
通过实现内存管理系统，学生能够理解内存的分配与回收原理，掌握地址映射的方法和技巧。
4. I/O设备的设计与实现：学生需要设计并实现一个简化的I/O设备，包括输入设备和输出设备。
通过设计I/O设备，学生能够了解I/O设备的工作原理和驱动程序的编写方法。
四、实施过程本次实验的实施过程主要包括以下几个阶段：1. 系统设计和规划：在实验开始前，学生需要对整个实验进行系统设计和规划，确定实验的目标、内容和实施方案。
2. 硬件和软件开发：学生根据实验的设计要求，开始进行硬件和软件的开发工作。
他们需要使用相应的开发工具和编程语言，实现计算机系统的各个组成部分。
3. 调试和测试：在开发完成后，学生需要对实验系统进行调试和测试，确保系统的功能和性能达到设计要求。
计算机控制技术实训报告
一、实训背景随着科学技术的不断发展，计算机技术在各个领域的应用日益广泛。
计算机控制技术作为自动化领域的重要组成部分，其研究与应用对于提高生产效率、降低成本、改善产品品质等方面具有重要意义。
为了使学生深入了解计算机控制技术，提高动手能力，本实训课程以计算机控制技术为核心，通过实际操作，使学生掌握计算机控制系统的设计、调试和实施方法。
二、实训目的1. 理解计算机控制系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机控制系统的设计方法；3. 熟悉计算机控制系统的调试与实施；4. 培养学生团队合作精神和创新意识。
三、实训内容1. 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统主要由以下几个部分组成：（1）被控对象：被控对象是指需要通过计算机控制系统进行控制的设备或过程。
（2）传感器：传感器用于将物理量转换为电信号，以便计算机控制系统进行处理。
（3）控制器：控制器是计算机控制系统的核心，负责接收传感器输入信号，根据预设的控制策略进行计算，并输出控制信号。
（4）执行器：执行器根据控制器输出的控制信号，实现对被控对象的调节。
（5）人机界面：人机界面用于人与计算机控制系统之间的交互，包括操作面板、显示器等。
2. 计算机控制系统的设计方法计算机控制系统的设计主要包括以下几个步骤：（1）系统分析：分析被控对象的特点和需求，确定控制目标。
（2）系统建模：根据被控对象的特点，建立数学模型。
（3）控制器设计：根据数学模型和控制目标，选择合适的控制器类型，并进行参数整定。
（4）系统仿真：在计算机上对控制系统进行仿真，验证系统性能。
（5）系统实施：根据仿真结果，对实际控制系统进行调整和优化。
3. 计算机控制系统的调试与实施计算机控制系统的调试主要包括以下几个方面：（1）硬件调试：检查硬件设备是否正常，包括传感器、控制器、执行器等。
（2）软件调试：检查控制算法是否正确，参数是否合理。
（3）系统联调：将硬件和软件结合起来，进行系统联调，验证系统性能。
基于LabVIEW的计算机控制系统实验设计
Ｖ １ ４ Ｎ ． Ｊｎ ０ ７ ０． ｏ Ｉ ａ ．２ ０ ２
基于 Ｌ ｂ ＩＷ 的计算机控 制系统 实验设计 ａ Ｖ Ｅ
郝 莹 ，闰淑 英
（ 津大学 电气与 自动化工程 学院，天津 ３ ０７ ） 天 ００ ２
摘 要： 该文是对虚拟仪器 （ ｉｕｌｎｔｍ ｎ，简称 Ｖ ）结合数据采集卡 （ ａ ｃｕ ｉ ｎ Ｖｒａ Ｉ ｒ ｅｔ ｔ ｓｕ Ｉ Ｄ ｔＡ ｑｉｔ ，简称 Ｄ Ｑ ａ ｓｉ ｏ Ａ ） 实现数据采集、控制、数据分析和数据表示的计算机控制系统实验的尝试和探讨。高校不但可以根据各 自
ｂｓｄｏ ｉｕｌ ｎｔ ｍ ｎ Ｖ ）ｃｍ ｉ ｄｗｔ ｅｄｔ ｃｕｓｉ ａｄ（ Ａ ．Ｔ ｅｈ ｈ ｒ ｄ ｃｔｎ ｎｔ ｎ ａｅ ｎＶｒ ａ Ｉｓ ｅ ｔ（ Ｉ ｏ ｂｎ ｉ ｔ ａ ａｑ ｉｔ ｎｃｒ Ｄ Ｑ） ｈ ｉ ｅ ｕａｉ ｏ ｏｌ ｔ ｒ ｕ ｅ ｈｈ ａ ｉｏ ｇ ｅ ｏ ｙ
，
是理论和实际结合性很强的课程 ，因此实验环
Ｉｈ ｌＷ 软件和 Ｄ Ｑ虚拟信号 发生器 、示 波器 ， ａ ＶＥ Ａ
可以开发 ＰＤ控制算法 、最小拍控制算法、大林控 Ｉ 制算法及其它高级控制算法程序 ，控制对象不仅可
节在该课程教学中的作用尤其重要。原有 的计算机 控制技术实验中大多采用示波器 、信号发生器等传
中图分类号 ： Ｐ ７ Ｔ２３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：１ｏ ４９６ ２ ０ ） １ ０ ７ ． ３ ０ ２ ５ （０ ７ ０ － ０ ６ ０
Ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｃ ｍｐ ｔｒｃ ｎｒ ｌｓ ｓ ｍ ａ ｅ ｎ ｌｂ Ｅ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｏ ｕ ｅ ｏ ｔ ｙ ｔ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ＶＩ Ｗ ｏ ｅ
实验装置构成计算机控制实验系统 ，对传统的实验
“计算机控制系统”课程设计模拟实验系统的研制
出 在 采 样 时 刻 的 离 散 值 ， 用零 阶 保持 的 方 法 把 各 再
个离 散 值 连接 起 来 ， 从而 得 到连 续 输 出 ， 显 然 是 一 这
种 精 度 较 低 的仿 真 方 法 口． 本 模 拟 实验 系统 中 所采 ］
用 的仿 真方 法 ， 一 种 基 于 采 样 点之 间 响 应 的 数 字 是 仿 真 方 法 ， 能 够精 确 地 反 映 系统 的连 续 时 间特性 。 它 并 易于 用 ＭＡＴＩ ＡＢ交 互语 言 来 实现 ． 以 一 个工 业 窑炉 料道 恒 温计 算 机 控 制 系统 为 例 来 讨 论 相 应 的计 箅 机模 拟 实验 子 系统 建 立过 程 ． 该 工 业 窑炉 料道 恒 温计 贷： 控制 系统 的 结 构如 图 １所 机 示 ． 在计 ： 控制 系统 中 ，普通 ｚ 变换 是 用来 研 究 机
备 的 投 资．
２ 模 拟 实 验 系 统 的 建 立
计 算 机 控 制 系统 由于 具 有 适 应性 强 、 实 现 各 能 种 复杂 控 制 （ 最 优控 制 、 如 自适 应 控制 等 ） 优点 ， 的 为 人 们所 广 泛 应 用． 传 统 的 仿真 方 法 是将 连 续 对 象 用 常 规 ｚ 变 换 离 散 化 ， 出其 差 分 方 程 ， 而 求 出输 求 进
维普资讯
第 ２ 卷 第 ２期 ０
２ ８ ２０ ０ ２年 ６月
北京工 商大学学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｅ ｉ ｅｈ ｏ ｇ ｎ ｕ ｉ ｓ Ｕ ｉ ｒｉ （ ａｕａ Ｓ ｉ ｃ ｄ ｉ ） ｏ ｒａ ｏ ｉｎ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙａ ｄＢ ｓ ｅｓ ｎＶ ｓ ｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ ｉｏ Ｂ ｊｇ ｏ ｎ ｅ ｔ ｅ Ｅ ｔｎ
《计算机控制系统实验》指导书新编xu[1]1
![《计算机控制系统实验》指导书新编xu[1]1](https://img.taocdn.com/s3/m/ba0d0676dc36a32d7375a417866fb84ae55cc35b.png)
目录目录 (1)实验一数据输入输出通道 (2)实验二信号采样与保持 (5)实验三数字PID控制 (7)实验四直流电机闭环调速控制 (9)实验五温度闭环数字控制 (11)实验六最少拍控制器的设计与实现 (13)附录 (15)实验一数据输入输出通道实验目的：1.学习A/D转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用。
2.学习D/A转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528芯片的使用。
实验设备：PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块实验内容：1.编写实验程序，将－5V~+5V的电压作为ADC0809的模拟量输入，将转换所得的8位数字量保存于变量中。
2.编写实验程序，实现D/A转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。
实验原理：1.A/D转换实验ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和A/D转换器两部分，其主要特点是：单电源供电、工作时钟CLOCK最高可达到1200KHz、8位分辨率，8个单端模拟输入端，TTL电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。
ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK (1MHz)上。
其它控制线根据实验要求可另外连接(A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。
实验线路图1-1为：图1-1 A/D转换实验接线图上图中，AD0809 的启动信号"STR"是由控制计算机定时输出方波来实现的。
"OUT1" 表示386EX 内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时间常数。
ADC0809 芯片输入选通地址码A、B、C 为"1"状态，选通输入通道IN7；通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D 转换器输入－5V ~ +5V 的模拟电压；系统定时器定时1ms 输出方波信号启动A/D 转换器，并将A/D 转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。
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计算机控制系统设计性实验报告
学生姓名:学号：
学院:自动化工程学院
班级:
题目:
设计性实验撰写说明
正文：正文内容层次序号为： 1、1.1、1.1.1
2、2.1、2.1.1……。
1、选题背景：说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求；简述本设计的指导思想。
2、方案论证(设计理念)：说明设计原理（理念）并进行方案选择，阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。
3、过程论述：对设计工作的详细表述。
要求层次分明、表达确切。
4、结果分析：对研究过程中所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析，得出结论和推论。
5、结论或总结：对整个研究工作进行归纳和综合。
6、设计心得体会。
课程设计说明书（报告）要求文字通顺，语言流畅，无错别字，用A4纸打印并右侧装订。
《计算机控制系统》设计性实验
一、通过设计性实验达到培养学生实际动手能力方法及步骤：
对系统设计方法可以从“拿到题目”到“进行分析”再到“确定解决方案”最后到“具体系统的设计的实现”的整个过程进行全方位的启发。
让学生掌握对不同的控制系统设计方法和基本思想，从工程角度对待设计题目，尽量做到全面认识理解工程实际与实验室环境的区别，逐步引入工程思想，提高学生设计技巧和解决实际问题的能力。
1、了解和掌握被控制对象的特性；
2、选择合理的传感器（量程、精度等）；
3、计算机控制系统及接口的设计（存储器、键盘、显示）；
4、制定先进的、合理的控制算法；
5、结合控制系统的硬件系统对软件进行设计；
6、画出系统硬件、软件框图；
7、系统调试。
二、具体完成成品要求：
1、对传感器、A/D、D/A、中央处理器、显示、键盘、存储器的选型大小等；
2、实现系统硬件原理图用Protel或Proteus、MATLAB软件（框图）仿真设计；
3、达到课题要求的各项功能指标；
4、系统设计文字说明书；
5、按照学号循环向下作以下7个题目。
三、系统控制框图：
控制系统硬件框图
四、设计题目：
1、瓦斯气体浓度控制系统：
要求：准确测量和显示瓦斯的浓度，其主要成分是甲烷、一氧化碳、氢气等瓦斯浓度在4﹪以下是安全的，大于4﹪就会引发爆炸很危险。
控制算法对气体浓度有预判性，控制通风系统工作，保证环境安全稳定。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路正确性。
2、酒精浓度自动控制系统：
要求：测量范围10-1000PPM、精度为5PPM。
设计传感器的信号调理电路。
实现以下要求：
设计信号调理将传感器输出0.2-1.4 V的信号转换为0-5V直流电压信号；
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路正确性。
3、恒温箱温度控制系统：
要求：恒温箱温度控制在70℃-80℃之间，精度0.5℃，有越线报警。
并具有断电保护、报警等功能。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路正确性。
4、储粉仓粉位高度控制系统：
要求：粉仓高度12米，正常工作粉位在2米至9米之间，精度为±10 cm，实现粉位上、下控制，有越线报警，若出现上、下粉位越线后，通过控制系统实现控制，快速回归到控制区。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路正确性。
5、汽车轮胎压力控制系统：
要求：了解掌握轿车轮胎压力，检测轮胎压力的必要性，实现数据定时播报每个轮胎压力，误差±0.1bar，实现上、下越线报警，控制算法。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路正确性。
6、街道路灯智能控制系统：
要求：了解掌握在不同季节对路灯亮、灭的控制，根据天气情况来智能控制路灯的路灯亮灭时间，采用节能的LED灯，检测路灯是否正常工作，实现数据定时存储等功能。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路正确性。
7、大型商场喷水消防控制系统：
要求：了解掌握消防系统工作原理，对商场的温度、烟气的检测。
实现被检测参数超标时进行喷水及报警的控制，并且对喷水回路进行实时检测，实现数据定时存储等功能。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路正确性。