实验四小球位置数据标定实验及数字滤波与数据处理实验

学生实验报告开课学院及实验室：学院机械与电气工程年级、专业、班姓名学号实验课程名称计算机控制技术成绩实验项目名称实验四小球位置数据标定实验及数字滤波与数据处理实验指导老师一、实验目的1．位置标定；2．熟悉matlab。3．液位标定。4．熟悉和掌握液位参数检测过程中A/D采样周期的选取和数据滤波方法的选取。二、使用仪器、材料1．球杆系统装置。2．装有matlab2012b的计算机。3．PC-YW-22A双容液位控制实验平台。4．计算机一台微型计算机一台（安装MCGS软件）。三、实验步骤（1）小球位置数据标定实验：1．打开球杆系统电控箱上的电源按钮，在MATLAB/CurrentFolder/exam2中打开文件系统自带程序“PID_Control_Modify.slx”，会弹出如图所示的实时控制界面。2．双击“Realcontrol”模块，把Pluse1模块中的数据改为1，把AccIn1模块中改为0。3．点击编译程序，待编译成功后，点击连接程序，点击运行程序，打开示波器scope观察响应曲线。人工分别把小球放置到0.05m,0.10m,0.15m,0.2m,0.25m,0.3m处，记录示波器scope上的位置信息。建立小球实际位置和计算机采集数据之间的关系。4．根据建立的关系修改Pluse1和AccIn1模块中的数据，重做第三步，观察小球实际位置和计算机采集数据之间的关系。（2）数字滤波与数据处理实验：1.连接水箱本体和电控箱，用232串口数据线连接PC机和电控箱，检查无误后打开电控箱开关。2.启动计算机，双击桌面计算机控制实验软件快捷方式“MCGS组态环境”，运行软件。3.打开相应文件：C:\MCGS\Work\多变量液位控制系统.mcg，进入运行环境，出现图1主界面。4.转换操作。按以下要求操作：图1主控界面窗口1)打开水柱间的连通阀，打开各水柱的出水阀（根据实验需要）。打开水箱电控箱开关；2)实验内容选择0－液位标定；3)点按开始控制键，调节泵1（计算机在实验台左侧）或泵2（计算机在实验台右侧）的滑动块，观察液位变化，记录实际液位值；4)液位标定参数设定：在本实验中，AD采集的数据与从刻度上读到的数据之间存在一个线性关系。将线性关系的比例系数(a)和偏差量(b)填入AD转换参数编辑框，可以在程序中实现转换，使软件中显示的数值与实际读到的刻度值一致。我们给出的默认值如下图2：图2液位参数标定界面窗口5.在系统配置界面（参见附录3：实验软件使用说明），用户可以更改“德普施运动控制卡”上可以设置“采样频率”和”最小采集周期”改变采样时间和控制间隔，观察不同采样时间和控制间隔的数据采集和控制的效果；6.选择好合适的采样时间和控制间隔后，在系统设置界面选择不同的滤波方法。观察不同滤波方法的滤波效果；7.实现自定义的滤波方法；8.观察静态液面，界面上显示的液位数据是否令人满意；9.改变液位，观察液位数据是否与实际液位变化相一致。四、实验结果及分析（1）小球位置数据标定实验：求出斜率和截距根据斜率和截距，将Pluse1模块中的数据改为-0.0819，把AccIn1模块中改为0.3899，再次分别把小球放置到0.05m,0.10m,0.15m,0.2m,0.25m,0.3m处，记录示波器scope上的位置信息，从示波器图像可知，波形更快趋于稳定，可见参数设置正确。在求解标定参数过程中，由于改变小球位置并不是十分准确，导致误差存在，所求标定参数并不准确，但从设置标定参数之后的波形可知，误差逐渐减小。（2）数字滤波与数据处理实验：求出斜率和截距将斜率和截距带入标定参数，改变液位，观察液位数据是否与实际液位变化，从水位管液面可知，实际液位和计算机液位差距变小，测量数据之后求出新的标定参数，直至差距逐渐减小。