設計型實(shí)驗設備的設計與開(kāi)發(fā)

第27卷第10期實(shí)驗室研究與探索Vol.27 No. 102008年10月RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORYOct. 2008設計型實(shí)驗設備的設計與開(kāi)發(fā)彭秀艷，王顯峰， 秦亮亮(哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001)摘要:對目前使用比較廣泛的SKJ-PCI型數字隨動(dòng)系統的軟件系統進(jìn)行了重新開(kāi)發(fā),增加了各種綜合設計性實(shí)驗。改造后系統為學(xué)生提供了簡(jiǎn)捷方便的接口,使學(xué)生自行設計開(kāi)發(fā)的控制算法能方便嵌入系統,實(shí)現如模糊控制和最小拍控制等。同時(shí)改造后系統提供了大量的幫助文檔,使學(xué)生使用起來(lái)方便,快捷。文章在對原系統的不足進(jìn)行分析后,介紹了改進(jìn)方案和實(shí)現的方法。關(guān)鍵詞:敷字隨動(dòng)控制;設計型實(shí)驗;數字PID控制;最小拍控制;模糊控制中圍分類(lèi)號:TP271文獻標識碼:A .文章編號:1006 -7167(2008)10 - 0029 -03Design and Development of Design Experiment EquipmentPENG Xiu-yan，WANG Xian-feng，QIN Liang-liang( Automation College, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: The current used software system of SKJ-PCI digital servo control system was re- developed. Varied synthesisdesign experiments were added. The simple connection funections were given in the developed system. Therefore the de-veloping control algorithm can be inserted in the system easily, realizing fuzzy control and the minimum step control etc.And a lot of help documenltations were provided，so students can use it more easily. Through analyzing the insufficiencyof the system，the improved program and method were introduced. .Key words: digital servo control; design experiment; minimum step control; fuzzy controlCLC number: TP271Document code: AArticle ID: 1006 -7167(2008)10 - 0029 -03果,并且沒(méi)有相關(guān)的幫助文檔輔助教學(xué),使用起來(lái)很不.1引言方便,因而有必要對系統進(jìn)- - 步研究,重新開(kāi)發(fā)上位機SKJ-PCI型數字隨動(dòng)系統是自動(dòng)控制原理實(shí)驗的軟件,從而豐富實(shí)驗內容,滿(mǎn)足實(shí)驗教學(xué)要求”。而重要實(shí)驗設備,主要用來(lái)進(jìn)行本科階段數字隨動(dòng)系統設備供應商也提供了相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)的功能,對接口的的有關(guān)實(shí)驗和研究。它提供集成操作軟件,通過(guò)PC操作都是開(kāi)放的,也便于開(kāi)發(fā)符合各學(xué)校自己需要的機可清晰地觀(guān)察控制系統的各項靜、動(dòng)態(tài)特性。學(xué)生控制軟件部分。通過(guò)實(shí)驗可以掌握自動(dòng)控制系統的結構、組成、工作原與原上位機軟件相比,本軟件將豐富實(shí)驗內容,使理和分析方法,并具備初步的分析系統和設計系統的學(xué)生自主設計的各種控制算法程序能嵌人到系統中能力。去。增加綜合設計性實(shí)驗,并且提供大量的幫助文檔。但這套實(shí)驗系統的上位機軟件實(shí)驗內容覆蓋面.它將進(jìn)--步提高學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中對于計算機控制系小,缺少綜合設計性實(shí)驗,實(shí)驗過(guò)程過(guò)于簡(jiǎn)單,整個(gè)實(shí)統硬件和軟件的設計與調試能力,以及分析和解決實(shí)驗過(guò)程學(xué)生只需要輸人幾個(gè)控制參數即可獲得實(shí)驗結驗過(guò)程中出現的實(shí)際問(wèn)題的能力。將自已編寫(xiě)的控制收稿日期:2007 -12-25算法“ 中國煤化化工了解整個(gè)數字控制項目基金:黑龍江省新世紀教改立項:創(chuàng )新綜合型實(shí)驗項目研究與的每-HCNMHG直過(guò)實(shí)驗可以更全面的了實(shí)驗儀器的研發(fā)。作者簡(jiǎn)介:彭秀艷(1962-),女,遼寧人,教授，博士,研究方向為2數字隨動(dòng)控制系統的基本原理和結構控制理論與控制工程。主持過(guò)多項實(shí)驗室教學(xué)改革,實(shí)驗儀器研發(fā)和改造項目。Tel:13304506680 ;E-mil:pxyl@ 163. com數字隨動(dòng)系統由以下三部分組成:被控對象直流30實(shí)驗室研究與探索第27卷電機,微型計算機及輸人輸出接口電路以及外部設備[-4。系統原理框圖如圖1所示:計算機;數據隨動(dòng)實(shí)驗箱;執行機構給定8+P18-.速度+0電流功率|直流l調節器調節器放大器電機-電流反饋目減速器速度反遭回瀏速電機位置反慣口光電碼盤(pán)圖1數字隨動(dòng)系統原理方 框圖微型計算機系統是數字隨動(dòng)控制的主體,由PCAMPCL. DLL包含到工程中。以下為具體實(shí)現步驟:機及接口電路板組成,實(shí)現輸人輸出轉換及控制運算;(1)將AMPCI. LIB文件拷貝到D:\工程路徑名光電編碼器作為角度檢測原件,用來(lái)實(shí)現轉角到數字下;將AMPCI. DLL文件拷貝到D:\工程路徑名\De-量的轉換。bug下。電機采用直流伺服電機,由脈沖調寬式功率放大(2)在VC6.0下選擇[工程:設置],“Project Set-器驅動(dòng)伺服電機,伺服電機連同測速發(fā)電機和相應的ting"對話(huà)框;在“ProjectSetting"對話(huà)框中選“Link"相;調節器組成了雙閉環(huán)直流調速系統。在“Object/library modules" 欄中的庫文件隊列輸人本系統的數字量給定由預先存人計算機內存中的AMPCI. LIB ,確定。程序(目標角度跟蹤和波形跟蹤)來(lái)設定。直流伺服(3)將AMPCI. H文件添加到工程中。電機通過(guò)減速箱帶動(dòng)光電編碼器和其同軸連接的圓刻以上設置完成后,在VC ++實(shí)現文件中加入in-度盤(pán),將這個(gè)刻度盤(pán)作為本系統的被控對象,它可以進(jìn)clude”AMPCL. H" ,就可在VC ++中使用上述函數。行任意角度的旋轉,它的轉角就是該系統的輸出量。這組函數在形式上類(lèi)似Windows的API函數學(xué)生光電編碼器則是轉角檢測原件,當刻度盤(pán)處于某一位自己要想理解和正確使用這些函數不是很容易,同時(shí)置時(shí),光電編碼器便產(chǎn)生一個(gè)相應的編碼,通過(guò)放大整這組函數操作的都是系統的某些端口,使用起來(lái)也不形并譯碼之后,輸出一個(gè)二進(jìn)制數字量,送到接口電路方便,所以我們對這組麗數再次封裝,將其封裝成并行輸人口,并被定時(shí)地讀進(jìn)計算機內,該數字量便是Write()和Readdata()兩個(gè)函數,Write()用來(lái)將控制系統的反饋量。計算機運算后的控制量輸出到控制對象上,Readdata()用來(lái)將反饋信號讀人計算機內,這樣學(xué)生在編寫(xiě)控3軟件系統開(kāi) 發(fā)設計制算法的時(shí)候不需要了解這些計算機接口方面很專(zhuān)業(yè)本軟件主要涉及以下三方面的編程:接口編程,控的一些知識,就像使用普通的C函數- -樣使用這些接制界面編程,以及算法編程三部分?？诤瘮?使用起來(lái)非常方便。3.1 接口程序3.2界 面程序為了實(shí)現用戶(hù)控制算法程序嵌人到控制系統中,人機交互界面部分主要包括窗口、菜單、對話(huà)框需要對原系統重新開(kāi)發(fā),需編制用戶(hù)程序對計算機接等,在此對原系統界面程序進(jìn)行了重新開(kāi)發(fā),增加了實(shí)口的操作程序,即接口編程。接口編程主要實(shí)現計算驗項目,豐富了幫助文檔。機對反饋信號的讀人，以及將計算機運算后的控制量窗口是控制軟件的主界面,菜單用于選擇功能和輸出給控制對象,實(shí)際接口是將外部的模擬量轉化成命令,菜單主要包括實(shí)驗項目和實(shí)驗說(shuō)明。實(shí)驗項.計算內部的數字量,同時(shí)將計算機計算后的數字量再目主要包括零點(diǎn)校正,參數整定,PID控制,模糊控制，轉化成模擬量作用到控制對象上。自行算法設計等,實(shí)驗說(shuō)明主要是對各部分實(shí)驗原理在Windows環(huán)境下,用戶(hù)層應用程序不能對端口以及實(shí)驗步驟的說(shuō)明,和- -些幫助文檔。直接進(jìn)行讀寫(xiě),必須借助Windows驅動(dòng)程序。但是,調對話(huà)框用于參數輸人和控制結果曲線(xiàn)的顯示及曲用驅動(dòng)程序的方式和通常函數調用的方式不同,編程線(xiàn)數據打印。曲線(xiàn)界面設計在對話(huà)框上可以在點(diǎn)擊控人員需要具備相關(guān)知識。板卡供應商提供了一組函.制按中國煤化工倮數據,使用起來(lái)比數,通過(guò)對這組函數的調用來(lái)完成對端口的讀寫(xiě)。這較方YHCNMHG作用,如圖2所示。組函數是以動(dòng)態(tài)鏈接庫麗數的形式給出的”。3.3控制算 法程序在VC+ +的集成環(huán)境中,若調用這些函數,需對控制程序是系統程序中最核心的部分，各種控制VC++編譯環(huán)境作一些設置,將其提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(下轉第56頁(yè))56實(shí)驗室研究與探索第27卷業(yè)出版社,2003.模擬[J].工業(yè)加熱,2005 ,34(2) :36-39.2] 韓占忠,王敬,蘭小平. 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