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微机实验平台简介一、实验平台背景介绍ISA总线：ISA总线是在PC总线的基础上，由Intel公司、IEEE和EISA集团共同推出的一种总线标准。
它是一种低速的16位系统总线，也可以用作8位总线，工作频率为8MHz。
有关ISA总线的相关知识可以参考《微机原理与接口技术》一书中的相关内容。
PCI总线：PCI是作为一种先进的局部总线提出来的，它已经成为了连接外部设备的主要总线。
PCI总线宽度为32位，并可升级为64位，而ISA总线只是8位/16位总线。
它的工作频率通常是33MHz，支持即插即用。
是目前最主流的一种接口类型。
二、实验相关器件介绍1、实验连接简图：2、PCI扩展卡电路：PCI扩展卡的功能是将PCI总线信号变换成ISA的信号，并且经过驱动隔离以后经扁平电缆送到实验台，以完成PC程序对实验台单元电路的控制。
PCI总线扩展卡的电路框图如图：图 1－7 PCI扩展卡框图PCI扩展卡已经插在了机箱里面，通过扁平电缆与实验台相连。
3、PCI总线接口芯片 CH365CH365是一个连接PCI 总线的通用接口芯片，支持I/O端口映射、存储器映射、扩展ROM 以及中断。
CH365 将 32 位高速 PCI 总线转换为简便易用的类似于 ISA 总线的 8 位主动并行接口，用于制作低成本的基于 PCI总线的计算机板卡，以及将原先基于ISA 总线的板卡升级到PCI总线上。
PCI 总线与其它主流总线相比，速度更快，实时性更好，可控性更佳，所以CH365 适用于高速实时的I/O控制卡、通讯接口卡、数据采集卡、电子盘、扩展 ROM 卡等。
空间映射：PC机中包括三种空间：存储器空间、I/O空间、配置空间。
存储器空间主要包括内存、显存、扩展 ROM、设备缓冲区等，一般用于存放大量数据和进行数据块交换。
I/O 空间主要包括设备的控制寄存器和状态寄存器，一般用于控制和查询设备的工作状态以及少量数据的交换。
配置空间主要用于向系统提供设备自身的基本信息，并接受系统对设备全局状态的控制和查询。
计算机控制系统实验报告《计算机控制系统实验报告》一、实验目的本次实验旨在通过搭建计算机控制系统，探究计算机在控制系统中的应用和作用。
通过实际操作，加深对计算机控制系统的理解，提高实践能力。
二、实验内容1. 搭建计算机控制系统的硬件平台，包括计算机、传感器、执行器等设备的连接和配置；2. 编写控制程序，实现对执行器的控制；3. 进行实际控制实验，观察计算机在控制系统中的作用和效果。
三、实验步骤1. 硬件搭建：按照实验指导书上的要求，连接计算机、传感器和执行器，确保硬件平台的正常运行；2. 软件编写：根据实验要求，编写控制程序，包括传感器数据采集、数据处理和执行器控制等部分；3. 实际控制：运行编写好的控制程序，观察执行器的运行情况，记录数据并进行分析。
四、实验结果与分析经过实验操作，我们成功搭建了计算机控制系统，并编写了相应的控制程序。
在实际控制过程中，计算机能够准确、快速地对传感器采集的数据进行处理，并通过执行器实现对系统的控制。
实验结果表明，计算机在控制系统中发挥着重要作用，能够提高系统的稳定性和精度。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机在控制系统中的应用和作用，提高了对计算机控制系统的理解。
实践中，我们也发现了一些问题和不足，需要进一步学习和改进。
总的来说，本次实验对我们的学习和实践能力都有很大的提升。
六、实验感想本次实验让我们深刻感受到了计算机在控制系统中的重要性，也让我们更加坚定了学习和掌握计算机控制技术的决心。
希望通过不断的学习和实践，能够成为优秀的控制工程师，为社会发展做出贡献。
以上就是本次计算机控制系统实验的报告，谢谢阅读。
![《计算机控制系统实验》指导书新编xu[1]1](https://img.taocdn.com/s1/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。
一、实验目的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基本操作和调试方法；3. 通过实验，加深对计算机控制理论的理解和应用。
二、实验仪器1. PC计算机一台；2. 计算机控制系统实验箱一台；3. 传感器、执行器等实验设备。
三、实验内容1. 计算机控制系统组成与原理；2. 传感器信号采集与处理；3. 执行器控制与调节；4. 计算机控制系统调试与优化。
四、实验步骤1. 熟悉实验设备，了解计算机控制系统实验箱的组成及功能；2. 连接实验设备，检查无误后启动实验软件；3. 根据实验要求，进行传感器信号采集与处理；4. 根据实验要求，进行执行器控制与调节；5. 对计算机控制系统进行调试与优化，观察系统响应和性能；6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 计算机控制系统组成与原理实验过程中，我们了解了计算机控制系统的基本组成，包括传感器、控制器、执行器等。
传感器用于采集被控对象的物理量，控制器根据采集到的信号进行计算、处理，然后输出控制信号给执行器，执行器对被控对象进行调节。
2. 传感器信号采集与处理在实验中，我们使用了温度传感器采集环境温度信号。
通过实验，我们掌握了如何将模拟信号转换为数字信号，以及如何对采集到的信号进行滤波处理。
3. 执行器控制与调节实验中，我们使用了继电器作为执行器，根据控制器输出的控制信号进行开关控制。
通过实验，我们学会了如何设置执行器的参数，以及如何对执行器进行调节。
4. 计算机控制系统调试与优化在实验过程中，我们对计算机控制系统进行了调试与优化。
通过调整控制器参数，使得系统在满足控制要求的同时，具有良好的动态性能和稳态性能。
六、实验总结本次实验使我们对计算机控制系统有了更深入的了解，掌握了计算机控制系统的基本原理和操作方法。
通过实验，我们提高了动手能力和实际操作能力，为今后从事相关领域工作奠定了基础。
七、实验报告1. 实验名称：计算机控制系统实验2. 实验日期：XXXX年XX月XX日3. 实验人员：XXX、XXX4. 实验指导教师：XXX5. 实验内容：计算机控制系统组成与原理、传感器信号采集与处理、执行器控制与调节、计算机控制系统调试与优化6. 实验结果与分析：详细描述实验过程中遇到的问题、解决方法及实验结果7. 实验心得体会：总结实验过程中的收获和体会（注：以上实验报告仅供参考，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
《计算机控制系统》实验报告学校：上海海事大学学院：物流工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：***学号：************一、实验课程教学目的与任务通过实验设计或计算机仿真设计，使学生了解和掌握数字PID控制算法的特点、了解系统PID参数整定和数字控制系统的直接设计的基本方法，了解不同的控制算法对被控对象的控制特性，加深对计算机控制系统理论的认识，掌握计算机控制系统的整定技术，对系统整体设计有一个初步的了解。
根据各个实验项目，完成实验报告（用实验报告专用纸）。
二、实验要求学生在熟悉PC机的基础上，熟悉MATLAB软件的操作，熟悉Simulink工具箱的软件编程。
通过编程完成系统的设计与仿真实验，逐步学习控制系统的设计，学习控制系统方案的评估与系统指标评估的方法。
计算机控制系统主要技术指标和要求：根据被控对象的特性，从自动控制系统的静态和动态质量指标要求出发对调节器进行系统设计，整体上要求系统必须有良好的稳定性、准确性和快速性。
一般要求系统在振荡2～3次左右进入稳定；系统静差小于3%～5%的稳定值（或系统的静态误差足够小）；系统超调量小于30％～50％的稳定值；动态过渡过程时间在3～5倍的被控对象时间常数值。
系统整定的一般原则：将比例度置于较大值，使系统稳定运行。
根据要求，逐渐减小比例度，使系统的衰减比趋向于4：1或10：1。
若要改善系统的静态特性，要使系统的静差为零，加入积分环节，积分时间由大向小进行调节。
若要改善系统的动态特性，增加系统的灵敏度，克服被控对象的惯性，可以加入微分环节，微分时间由小到大进行调节。
PID控制的三个特性参数在调节时会产生相互的影响，整定时必需综合考虑。
系统的整定过程是一个反复进行的过程，需反复进行。
实验一、数字PID 参数的整定一、 实验目的1）、了解数字PID 控制回路的结构。
2）、掌握数字PID 控制算法的控制原理。
3）、掌握数字PID 控制算法的整定原理。
计算机控制系统实验报告计算机控制系统实验报告引言计算机控制系统是一种利用计算机技术对各种设备和系统进行自动化控制的系统。
它在工业生产、交通运输、军事防御等领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过对计算机控制系统的实际操作，深入了解其工作原理和应用。
实验目的本次实验的主要目的是学习计算机控制系统的基本原理和实现方法，通过实际操作来加深对其工作过程的理解。
同时，通过实验数据的收集和分析，掌握计算机控制系统的性能评估方法。
实验设备和材料本次实验所需设备和材料包括：计算机、控制器、传感器、执行器、数据采集卡等。
实验过程1. 硬件连接首先，将计算机与控制器通过数据采集卡连接起来，并将传感器和执行器与控制器相连。
确保各个设备之间的连接正确无误。
2. 程序编写编写控制程序，根据实验要求设定相应的控制算法和参数。
在程序中设置传感器数据的采集频率和执行器的控制方式，并将其与控制器进行关联。
3. 实验数据采集启动实验程序，开始采集传感器数据和执行器的控制信号。
通过数据采集卡将数据传输到计算机中，保存为文件以备后续分析使用。
4. 数据分析根据实验数据，进行数据分析和处理。
通过对采集的传感器数据进行曲线绘制和统计分析，评估控制系统的性能指标，如响应时间、稳定性等。
实验结果与讨论根据实验数据的分析，可以得出控制系统的性能评估结果。
通过对响应时间的分析，可以评估控制系统的快速性和准确性。
通过对稳定性的分析，可以评估控制系统的抗干扰能力和稳定性。
根据实验结果，可以对控制系统进行进一步的优化和改进。
实验总结通过本次实验，我对计算机控制系统的工作原理和实现方法有了更深入的了解。
通过实际操作和数据分析，我对控制系统的性能评估方法有了更清晰的认识。
同时，本次实验也让我意识到了计算机控制系统在现代工业生产中的重要性和广泛应用。
结语计算机控制系统实验是计算机科学与技术专业的重要实践环节。
通过实际操作和数据分析，可以加深对计算机控制系统的理论知识的理解，并为今后的工作和研究提供基础。
计算机控制系统实验平台（本文由袁绍强及夏洁撰写）为完成本科计算机控制系统课实验的教学，北京航空航天大学自动化学院控制实验中心，研制和开发了多种计算机控制系统实验平台。
与本科教学有关的实验平台简单介绍如下。
1．微机控制伺服系统1.1 实验系统及相关设备介绍微机控制伺服系统是PC机为控制计算机，插入模/数、数/模转换板，控制模拟式小功率随动系统。
软件采用Borland C或TC.计算机控制系列实验以此为平台，专门为学习了“计算机控制系统”课程的本科生设计的一组高水平实验。
具体内容包括：随动系统的部件性能测试；建立数学模型；连续系统离散化；设计模拟及数字控制系统的控制律；闭环调试等。
在计算机实现方面，学习如何将计算机与物理系统相连接；研究引入计算机后产生的问题，如采样、零阶保持器的影响等。
学会用C语言编制A/D、D/A及中断程序并在计算机内实现控制律；训练使用C语言的编程能力等。
通过系列实验，可以使学生学习和掌握有关系统分析与设计，系统仿真及实现等方面内容，熟悉各种硬件及软件环节；同时可以加强学生的实验研究能力及动手建立，安装，调试实际系统的能力，真正掌握计算机控制系统的各种关键技术。
设计方法可以采用状态空间法，极点配置方法、最优控制方法等多种控制方法。
1.2 实验设备或相关器件的主要技术指标IBM PC 系列微机一台(586以上机型)HD1219 12位A/D D/A接口板一块XSJ-3 小功率直流随动系统学习机一台4 1/2 数字多用表一台DT6234 光电式转速表一台图1.1 实验电路图小功率随动系统的元部件共包括执行电机、测速发电机、角位置测量电位计、直流放大器、系统控制台、计算机系统等六个主要部分，其中执行电机和系统控制台构成被控对象，测速发电机和角位置测量电位计分别构成速度反馈（内环）和位置反馈（外环），加上计算机系统和A/D、D/A转换器构成数字式的计算机控制系统。
主要元部件的性能指标：1) 执行电机本实验系统选取直流低速力矩电机，产品出厂时给定的技术数据为：峰值力矩T p：5(-5%)kg.cm峰值电流I p： 1.8A峰值电压V p：20V空载转速n0：500r/min2) 测速发电机选用永磁直流测速发电机70CYD-1，它的主要技术数据为：信号输出斜率： 1 V/rad/s极限转速：400r/min输出特性线性度：1%最小负载：23kΩ静磨擦力矩：300g.cm3) 角位置测量电位计选用高精度合成膜电位计：WHJ-2，主要技术数据如下阻值： 1.5 kΩ功率：2W线性度：0.5%电气角度：330机械转角: 330无止挡。
4) A/D、D/A板（HD1219）模出入分芯片采用AD1674通道数：单端输入16路输入电压：0～10V，±5V，±10V输入阻抗：≥ 10MΩ分辩率：12位输出编码：原码（单极性信号输入）偏移码（双极性信号输入）转换速度：100kHz转换误差：≤0.1%A/D起动方式：程序起动，定时起动A/D工作方式：中断，程序延时模出部分芯片采用DA1230通道数：2路输出电压：0～10V，±5V，±10V输出阻抗：≤1MΩ分辩率：12位建立时间：7μs定时器/计数器部分。
采用8253可编程计数/定时器。
通道数：3路计数器字长：16位时钟频率：2MHz数字量输入输出部分，采用8255，通道数为24路接口部分,地址分配：占用16个连续I/O端口地址，HD1219板基地址Base=0310H。
1.3 实验对象计算机闭环控制指标要求设计要求：(1)速度回路设计：选择静态增益满足以下要求：当D/A 输出≤120 mV 时，电机开始转动。
（实际测试，电机起动电压）当D/A 输出±10 V 时，电机转速为26 rad/s(2)位置回路设计：在求得上述速度回路传递函数的前提下，利用极点配置方法求全状态反馈增益KF1 KF2 。
假定系统的期望极点满足：≥ 20 rad/sξ≥0.9 ，n且要求输入信号小于40 mV时电机应能起动。
给定采样周期T =0.025 s(3)观测器设计：假定伺服系统的转角θ是可测的，设计降维观测器，并假定降维观测器的观测误差衰减速率是闭环系数衰减速率的4倍。
(4)根据全状态反馈增益KF1 KF2及降维观测器方程，求控制器方程。
(5)按零点——极点型编排方法，编排控制器方程的实现算法，并选择合适的比例因子。
1.4 实验目的以及实验要求通过本实验的训练，应达到下列要求：1) 学生应了解直流电动机、测速机、电位计、功率放大器等主要部件的工作原理以及使用方法，掌握模拟随动系统动静态参数的设置和调试方法，具有初步排除故障的能力。
2) 了解计算机控制系统输入输出通道的使用方法并具有常规的A/D、D/A板的软件编程及调试能力。
3) 要求学生掌握利用硬件定时器实现中断管理、定时采样的方法并能编制程序实现中断管理。
4) 掌握计算机控制系统的实时应用软件编程方法,具有一定的编程及调试能力。
5) 初步掌握计算机控制系统闭环调试方法,并具有排除故障的能力。
2 单片机实现的伺服系统控制本系统是由A VR单片机和XSJ-2型小功率直流随动系统学习机配套使用构成计算机控制系统。
限于XSJ-2型小功率直流随动系统学习机数量有限，本实验还可以由电子模拟机构成XSJ-2型小功率直流随动系统学习机的数学模型完成实验。
2.1 AVR单片机系统概述2.1.1 AVR单片机组成和外观AVR单片机（简称“数字板”），AD、DA接口转换器（简称“模拟板”）和电源等组成。
在使用时，模拟板安装在数字板的上面，如图2．1所示。
图2．1 A VR单片机控制系统结构图2.2.2 基本组成及特性(1) 处理器特性：采用8位ATmega128处理器，16MHz晶振，128K字节Flash程序存储器。
(2) 4路AD输入：输入电压范围±10V，采样速率65～260µs，精度10位。
(3) 4路DA输出：输出电压范围±10V，控制频率≤50Hz，波纹＜0.5mV，PWM频率1k Hz，精度16位。
(4) 2路电平输入：高电平：7～10V，低电平：0V。
(5) 2路电平输出：高电平：5V，低电平：0V。
(6) 4位LED数码管显示：采用软件实现显示操作。
(7) 2路TTL串行接口。
(8) 2路标准232接口。
(9) 1路高速SPI串行接口。
(10) 多路I/O接口及所有端口引出：用于测量及更广泛的应用。
2.2单片机与被控对象XSJ-2的连接在使用中，单片机与XSJ-2型小功率直流随动系统学习机的连接如图2.2所示。
图2.2 计算机控制系统结构图2.3单片机的结构2.3.1 模拟板的基本功能和布局模拟板由4路AD输入转换器（简称/4放大器）、4路DA输出转换器（简称*4滤波放大器）、4路开关接口转换器以及参考电源等组成。
其中，AD输入转换器将±10V范围的直流输入电压转化成±2.5V范围的电压，送给数字板计算机。
数字板将得到一个对数字地（GND）而言0～5V的输电压。
DA输出转换器将由数字板计算机来的±2.5V范围的PWM信号转化成±10V范围的直流电压，完成系统的DA操作。
图2.4 模拟板布局图2.3.2 数字板布局图2.5 数字板布局及各部名称图2.4实验内容2.4.1小功率随动系统的元部件测试及建模内容：分别测试力矩电机，测速机，功率放大器及反馈电位计的各种性能及输入/输出特性，根据测试结果建立小功率随动系统的数学模型。
要求：了解上述元部件主要特性参数测试方法和原理；了解有关测量仪器的使用方法；学习数据处理及建立数学模型的基本方法；了解元部件的非线性因素及模型误差产生的原因等。
2.4.2 开发应用平台学习使用，进行输入输出接口的测试及显示内容：熟悉开发应用平台的使用，针对单片机实现平台熟悉运行程序的下载烧制过程。
用C 语言编制带定时器的A/D 程序；通过外加电压进行数据采集和调试；进行采样数据的LED 显示。
要求：了解A/D 接口的基本原理，硬件结构及编程方法等; 掌握计算机内部的数据转换和储存方式; 学会定时器的原理及使用方法。
2.4.3 采样系统的构成及中断的使用，对单片机系统实现串口数据传输内容：编制并调试带定时器的D/A 程序；接入A/D 、D/A 程序以及中断管理程序，实现信号的连续采样与输出。
单片机平台实现测试信号通过串口进行通信上传和保存。
要求：了解D/A 接口原理及使用；相应的设置及编程方法等；掌握中断的原理及中断编程方法。
单片机实现平台组需要完成串口方式的设置，实现通信数据传输的应用。
2.4.5计算机控制系统的闭环实验调试1）设计要求 给定对象的传递函数为)1(2)(+=s s s G ，为便于观察，取采样周期为0.5s ，要求设计数字控制器)(z D ，并用数字仿真验证设计指标。
设计指标为：（1） 时域： %25%σ≤，s 10s t < ；（2） 静态： v 2K =(1/s)，即针对斜坡信号的稳态误差为ss v 1/1/20.5e K ===2）对象传递函数的模拟机编排实现利用XMN-2型自动控制原理模拟机(如图2.6所示)上面所提供的电阻、电容和放大器等器件，搭建给定被控对象的传递函数。
正确连接控制器实现平台（这里为A VR 单片机控制系统）和模拟机上搭建的被控对象，构成一个实际意义的闭环控制系统。
图2.6 XMN-2型自动控制原理学习机3）具体实验实现工作内容按步骤1）设计的系统控制规律开发实时应用软件，并利用前面实验所编制的A/D 、D/A 、中断、通信传输等程序，实现闭环计算机控制。
获得实际控制效果，与仿真控制效果进行比较，分析结果。
软件编制要求保存被控对象输出的采样值（采样16~20次，保证系统进入稳态）；采用一位数码管显示采样次数0~F ，其余三位用于显示采样结果。
另外，考虑到系统允许的超调量，指令阶跃信号的输入值应当适当设计，以使对象的最大超调信号能够被采样进入计算机。
还要求画出系统实现结构图；比较实时控制与数字仿真的结果，分析误差原因。
总的要求：学习掌握实时控制应用软件的编程方法，掌握计算机控制系统闭环调试方法，培养解决系统调试中所遇到的实际问题的能力。
3．桥式吊车计算机控制系统3.1 实验系统及相关设备介绍主要是从硬件构成的角度来看，实验设备以及控制软件实现的硬件平台。
桥式吊车系统是本实验中心研制的国内首创的计算机控制吊车系统模型。
该设备是国内外广泛用于计算机控制理论和计算机控制技术的典型教学实验系统，专门用于本科生、研究生教学。
设备由计算机控制的随动系统和吊摆系统组成，可以开设不同层次的计算机控制系统实验课。
