4.3 实验内容与步骤
(1)按图4-2接线，用短路块将S与ST短接，S11置方波档，S12置下档，调W11使方波信号周期为5S，调W12使其幅值约为3V。
(2)在调试窗口状态下，使用菜单“装入程序”TH4-1.EXE。用U0000：2000↙命令查看程序可知程序数据段段地址为0240，键入(D0240:0000↙)便可查看数据段内所存的初始值。
利用E编辑命令在该数据段的相应的内存地址中存入Tk 、EI 、KP、KI、KD(其中
KI=KD=0)的初始值，如表4-1中的第一栏数据，Tk的值存入05。启动PID位置式算法程序（G=0000:2000↙），用示波器观察测量点波形。
(3)增大模拟电路增益（调整图4—2中电位器R），使得输出波形为等幅振荡；若增益达最大仍然没有等幅震荡，则尝试增大采样周期的值或者增大KP的值。
(4)根据临界比例法计算PID三参数，修改KP、KI、KD (若系数过大过小可配合改变模拟电路增益)，积分分离值EI取7FH存入0240 :0001单元，启动程序（G=0000:2000↙），用示波器测出MP、tS。
(5)改变积分分离值EI，启动程序（G=0000:2000↙）,对照输入观察输出C，看MP、tS有无改善，并记录MP、tS。
(6)根据PID三个系数的不同的控制作用，适当加以调整，同时可配合改变EI值，重新存入，启动程序（G=0000:2000↙），对照输入观察输出，记录MP、tS。
(7)用表4—1中的最佳PID参数，但积分分离值改为7F并存入，在输入R为零时启动程序，将参数和结果填入表4—1中。
T= 05 KPU= 0.905 TU= 0.5S
表4—1 参 数 项 目 I 临界比例参数 II 整定I栏参数参数 III栏PID参数，但EI修改 IV 较佳的PID控制参数 V 用II栏PID参数，EI为7F
EI 7F 7F 30 30 7F P 0.9050 0.2443 0.2443 0.2243 0.2243 15
I 0.0000 0.0996 0.0996 0..0496 0.0496 D 0.0000 0.3240 0.3240 0.4240 0.4240 Mp ts 等幅震荡
实验五 最小拍控制系统
5.1实验原理与线路图
(1)原理
见图5—1。R为输入，C为输出，计算机对误差E定时采样按D(Z)计算输出控制量U(Z)。图中K=5。
图5－1 最小拍原理图
针对阶跃输入进行计算机控制算法D(Z)设计。
(2)D(Z)算法
采样周期T=1S，E(Z)为计算机输入，U(Z)为输出，有：
D(Z)=
U(Z)E(Z)
?1 =
K0?K1Z1?P1Z?K2Z?2?2?K3Z?3?3?1
?P2Z?P3Z式中Ki与Pi取值范围：-0.9999～0.9999，计算机分别用相邻三个字节存储其BCD码。最低字节符号，00H为正，01H为负。中间字节存前2位小数，最高字节存末2位小数。例有系数0.1234，则内存为：
地址 内容 2F00H 00H 2F01H 12H 2F02H 34H
系数存储安排如表5—1。
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表5—1
0101H 010DH 0102H K0 010EH P1 0103H 010FH 0104H 0110H 0105H K1 0111H P2 0106H 0112H 0107H 0113H 0108H K2 0114H P3 0109H 0115H 010AH 010BH K3 010CH 将D(Z)式写成差分方程，则有：
UK=K0EK+K1EK-1+K2EK-2+K3EK-3-P1UK-1-P2UK-2-P3UK-3 式中EK～EK-3，误差输入；UK～UK-3，计算机输出。
计算机运算溢出处理，当计算机控制输出超过00H～FFH时(对应于模拟量-5V～+5V)，则计算机输出相应的极值00H或FFH，同时在相应的内存单元也存入极值。 (3)模拟电路的参数整定
被控对象有模拟电路，电路中所接电阻、电容参数有一定误差，所以应加以整定，可先整定惯性环节，再整定积分环节，应使二者串联时尽量接近所给传递函数。整定方法参见注1。
(4)接线(如图5—2所示)
8253 2#输出OUT2信号，经单稳整形，正脉冲打开采样保持器的采样开关，负脉冲启动A/D变换器。
系统误差信号E→U4、IN2、U14、OUT2→U15、IN7：采样保持器对系统误差信号进行采样，将采样信号保持并输出给A/D第7路输入端。
计算溢出显示部分：图5—2虚框内。当计算控制量的结果溢出时，计算机给口B的PB17输出高电平，只要有一次以上溢出便显示。这部分线路只为观察溢出而设，可以不
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接，对于控制没有影响。
图5-2
(5)采样周期T
CPU的8253产生定时信号，定时10ms，采样周期T为：
T=TK×10ms
TK需事先送入2F60H单元，取值范围：01H～FFH，对应的范围：10ms～2550ms。例如当T=1S，有：
TK=
T(s)0.01(s)?10.01=100=64H
5.2实验程序流程
见图5—3
主 程 序 系数转换、接口初始化 18 中断申请
等待中断及中断返回处理
A口中断程序 输入误差信号 计算D(Z) 中断返回 图5—3 最小拍实验主程序、中断程序流程
5.3实验内容与步骤
(1)按图5—2连线，S11置方波档，S12置下档，调W12使U1单元的OUT端输出为2.5V的方波，调W11约为6S。装入程序TH5-1，0100F单元存入64H（E0100↙）。
(2)按要求计算D(E)各系数，送入内存2F00H～2F14H单元，具体推导过程见有关计算控制技术教材。（其中，K0＝0.5434、K1＝-0.7434、K2＝0.2000、K3＝0、P1＝-0.2826、P2＝-0.7174、P3＝0）。
(3)用示波器观察输入R波形，在输入R为零时启动最小拍程序(G=F000:15E6↘)，对照阶跃输出R观察输出C，应有以下波形(见图5—4)，输出经过一拍后，在采样点上跟踪输入误差输出为：
E(Z)=Φe(Z)R(Z)=(1-Z)·
即一拍后进行跟踪，偏差保持为零。 而从控制量的输出 Y(Z)=D(Z)E(Z) =2.5×
0.5435?0.2Z1?0.717Z?1?1-1
2.51?Z?1?2.5
=1.3590-1.4744Z-1+1.0571Z-2-0.7580Z-3+0.5435Z-4-0.3897Z-5
可见，控制量在一拍后并未进入稳态(常数为零)，而是在不停地波动，从而使连续部分的输出在采样点之间存在纹波。
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