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计算机测控系统综合实践 报告(5)

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计算机测控系统 综合实践报告

一、 实践目的

利用Labview软件和相关硬件设备,完成针对直流电机速度控制对象和小型加热炉温度控制对象等控制系统设计和综合调试,并对所得结果进行全面综合分析。

二、 实践设备

计算机、实验箱、NI—6008数据采集卡,直流电机(风扇)、温控炉、连接导线以及Labview7.1软件等。

三、 实践内容

1、 熟悉和学习Labview软件相关内容(结合提供的书面资料和电子资料等); 2、 利用Labview软件根据工艺要求综合设计前面板,包括PID控制器控制面板 (按照标准仪表调节器面板进行设计,至少有手/自动、正/反作用、内/外给定等切换开关,SV、MV、P、I、D等参数的设置,SV、PV、MV等参数的显示等)、重要工艺参数、上下、限报警指示、重要工艺数据实时曲线显示等;

3、 设计控制面板程序,利用公式节点。分支结构等模块实现控制面板各功能调度、数据采集、基本PID控制算法、控制输出等;

4、 结合控制对象的特点,根据控制参数调节规律,正确调节PID作用方式和PID控制参数,记录完整的实验曲线; 5、 根据上面内容写出完整的综合实践报告。

四、 实施步骤

1、 熟悉和学习Labview软件相关内容(最好结合实践内容所要求的功能针对性的学习);

2、 对所用全部硬件结合实验箱利用万用表等工具进行单独测试,检查功能是否正常,按照要求连接控制系统输入输出回路,利用Labview软件自带的测试软件对NI-6008数据采集卡所用到的AI/AO通道进行测试(在实践过程中如

怀疑通道有问题,采用同样的办法测试);

3、 按照实验要求设计前面板(先设计直流电机对象,完成后再设计加热炉对象);

4、 按照实践要求设计控制面板程序(按输入模块、控制模块、输出模块的结构),实现手动控制功能;

5、 利用公式节点等实现基本PID控制算法;

6、 系统调试,完成速度控制系统和温度控制系统的整体调试;

7、 记录实验结构,包括前操作面板,控制面板,控制参数调节结果,工艺阶跃响应调节控制曲线; 8、 完成实验报告。

五、 补充说明

1、 直流电机转速控制对象,其自身控制信号大约为-2.5~2.5VDC,测量输出信号为幅值为0~5VDC的脉冲信号(正常情况下大约每秒32个脉冲,一转2个脉冲,对应约0~1000转/分钟,每个对象都不一样,要进行实际测试,在编程时量程标度转换时要用),要注意控制信号大约为-2.5V时电机转速最快,控制信号大约为2.5V时电机转速最慢,但不一定为0,以实际测试值而定。 2、 由于NI-6008卡件AO输出信号范围为0~5VDC,而控制对象自身控制信号为-2.5~2.5VDC,可以利用运算放大器线性变换把0-5VDC信号变换为-2.5~2.5VDC

3、 基本PID控制算法要求实现无扰手/自动、正反作用切换功能; 4、 程序设计和系统调试均包括电机速度控制对象;

5、 在连接线路时切不可带电操作,经指导老师确认线路连接无误后,才允许闭合电源开关。

六、 注意事项

1、 本系统是一个软件、硬件相结合的综合系统,在设计时制定好计划,按功能部分循序渐进完成,切不可急功近利,不做准备工作,软硬件一气呵成,如果出现问题很难查找;

2、 要注意程序结构的优化,根据控制对象特性结合计算机控制技术原理和控制仪表的要求,仔细推敲程序的合理性,不是简单的只要能控制就行。

七、实践结果

1、前面板图如下:

前面板包括手动输入部分,自动控制P、I、D参数设置部分和曲线显示以及报警部分。其中手动输入部分有手自动切换按钮,可以实现手自动控制作用的切换,自动控制部分有正反作用的切换按钮,可以实现控制器正反作用的切换;在显示部分可以观察控制信号,测量信号,以及转速脉冲信号的变化和状态,可以根据曲线的状态来分析被控对象和控制系统的性能,还可以通过转速刻度盘直观的观察转速的状态,还可根据信号等直观的观察转速是否超限。

2、控制程序图如下:

3、 低速报警时画面

4、 高速报警时画面

5、 手动控制时画面

6、 手自动无扰切换时画面

在手动控制时要使SV的值跟随测量值的变化,使两者的值相等,这样当在手动状态下达到稳定状态时,切换到自动控制状态时,自动控制系统在PID的控制作用下,就能实现手动到自动控制的无扰动切换,而自动到手动的切换一般都是无扰切换,这样就实现了系统的无扰切换。

八、 实践总结

通过本次计算机测控系统综合实践,我对计算机控制系统的组成有了更加直观和深刻的认识,对计算机控制系统的设计方法有了初步的了解,在控制系统设计过程中,学会了Labview软件的基本使用方法,锻炼了自己的独立学习和快速学习的能力,实践过程中遇到了很多问题,后来通过自己钻研和与同学

进行探讨而一一将他们解决,锻炼了自己分析问题和解决问题的能力,同时在设计过程中因为涉及到了硬件的连接,又将模拟电路的相关知识进行了复习,总之,本次课程实践设计涉及到了很多方面的知识,使我的综合能力得到了全方面的锻炼,使我进步很大。

计算机测控系统综合实践 报告(5)

计算机测控系统综合实践报告一、实践目的利用Labview软件和相关硬件设备,完成针对直流电机速度控制对象和小型加热炉温度控制对象等控制系统设计和综合调试,并对所得结果进行全面综合分析。二、实践设备计算机、实验箱、NI—6008数据采集卡,
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