第一章 thtj-1計算機控制技術實驗箱簡介
thtj-1型計算機控制技術實驗箱主要是針對高校「計算機控制技術」這門課程而設計的。該實驗箱既考慮了學校理論教學的需要，又考慮了產品的開放性、擴充套件性、實用性。如產品在訊號採集部分並不是採用**低廉的微控制器系統，而是採用實驗室或工業上常用的usb資料採集卡，在實驗的設計上除了用運放來模擬各種受控物件的數學模型外，還針對性的設定了溫度加熱器、步進電機、直流電機三個實際被控物件，以便通過上位機來實現對它們輸出量的自動控制。
在實驗電路的設計上，除了完成實驗的通用單元外，還增加了非線性單元，和一些自由佈線區，這樣可以在受控物件中引入非線性單元或其它電路單元，以增加演算法研究的深度與廣度。另外還增加了實驗中經常使用到的低頻訊號發生器，便於實驗室其它地方的使用。
一、硬體部分
1．直流穩壓電源
直流穩壓電源採用通用開關電源，輸出為±5v、±15v及+12v。
2．低頻訊號發生器
見實驗箱的u1單元。低頻訊號發生器由單片整合函式訊號發生器icl8038及外圍電路組合而成，主要輸出有正弦訊號、方波訊號、斜坡訊號和拋物線訊號。輸出頻率分為t1、t2、t3、t4為四檔。
其中正弦訊號的範圍為：0.1hz~600hz，vp-p值為25v，而方波訊號輸出幅度的vp-p值為15v。
使用時可根據需要調節「調頻」、「調幅一」和「調幅二」三個電位器即可調節輸出訊號的頻率和幅值。
3．實驗通用單元電路
見實驗箱的u2～u9及u12、u13單元。這些單元主要由運放、電容、電阻、電位器和一些自由佈線區等組成。通過接線和短路帽的選擇，可以模擬各種受控物件的數學模型。
其中u9單元還包含了通用單元電路的鎖零部分。
另外通用單元電路中還有u9和u10單元，其中u9為非線性單元，u10為尖脈衝單元。
4．實物及相關電路
見實驗箱的u14、u15及u16單元。實物由溫度加熱器(帶風機)、直流電機、步進電機組成，它們與各自的驅動電路和測量電路組成溫度閉環控制，直流電機閉環調速控制、步進電機轉速控制實驗。
5．usb資料採集卡及介面單元
資料採集卡採用thbxd，它可直接插在ibm-pc/at 或與之相容的計算機內，其取樣頻率為250k；有16路單端a/d模擬量輸入，4路d/a模擬量輸出，a/d與d/a轉換精度均為12位；16路開關量輸入，16路開關量輸出。介面單元則放於實驗箱內，用於實驗箱與pc上位機的連線與通訊。
資料採集卡介面部分包含模擬量輸入輸出(ai/ao)與開關量輸入輸出(di/do)兩部分。其中列出ai有6路，ao有2路，di/do各8路。
二、上位機軟體
上位機軟體集虛擬示波器、vbscript指令碼程式設計器、實驗指導書等於一身。其中虛擬示波器用於顯示實驗波形，並具有圖形和資料儲存、列印功能；vbscript指令碼程式設計器則提供了乙個開放的程式設計環境，使用者可編寫各種演算法及控制程式。詳細請查閱第二章「軟體安裝及使用說明」部分。
三、實驗專案
1．計算機控制技術基礎實驗
a/d與d/a轉換
數字濾波器
d(s)離散化方法的研究
數字pid控制演算法的研究
串級控制演算法的研究
解耦控制演算法的研究
最少拍控制演算法的研究
具有純滯後系統的大林控制
線性離散系統的全狀態反饋控制
二次型狀態調節器
二維模糊控制器
單神經元控制器
2．計算機控制技術應用實驗
單閉環直流調速系統
步進電機轉速控制
單閉環溫度恆值控制
第二章 thtj-1軟體安裝及使用說明
第一節 thtj-1軟體安裝說明
一、執行環境
二、軟體安裝
首先從提供的光碟上安裝usb驅動程式及應用軟體，usb驅動程式安裝和普通usb驅動安裝沒有分別（這裡不做詳細說明）。安裝本軟體雙擊即進行安裝。出現如下畫面：
（圖1）
（圖2）
（圖3）
（圖4）
（圖5）
安裝過程中盡量採用預設安裝，安裝完成之後，系統如果提示需要重新啟動電腦，請儲存好各類文件，然後重新啟動。
第二節 thtj-1軟體的使用說明
一、thtj-1軟體
從開始選單處開啟軟體介面"thtj-1"，開啟之後軟體介面如圖1所示
（圖1）
如果usb採集卡驅動沒有裝好或者usb線沒有連線，啟動時都會彈出警告對話方塊如下圖。使用者最好關閉連線好後，再重新啟動。
（圖2）
點選放大（圖1），圖中，最上面是各類選單，其下是工具快捷方式。左邊欄是示波器顯示視窗，右面是引數和操作區，下面是狀態顯示視窗，使用者可以通過選單，工具快捷按鈕，操作區按鈕，完成對虛擬示波器的控制。
初步了解了軟體介面的情況之後，我們就可以開始實驗操作了。
1、資料採集
從選單的"系統"下面找到"開始採集"介面如圖3：
（圖3）
開始採集前如想設定ad採用頻率等引數，可以在控制區操作。ad資料快取設定，可以在「系統」下找到「快取設定」，彈出如下對話方塊：
(圖4）
urb資料長度——usb每次請求包的長度（最小64，最大2048，要求必須是64的整數倍）。（預設值是1024）一般不需要設定，在採用頻率很低時，該值可以調低到512，256等合適的值，注意：只有系統停止採集狀態時才允許快取設定。
快取資料長度——每次送入示波器的資料長度（必須大於等於urb資料長度，最大819200，要求是偶數）。快取資料長度將影響示波器的資料重新整理快慢，即快取越長示波器重新整理的越慢，反之亦然。預設值是4096，可以適當設定。
通道選擇—— 選擇ad採集的通道（通道1為 usb採集卡的1通道，通道1－2為usb採集卡的1和2通道，此時雙通道採集，每個通道的實際取樣頻率為設定取樣頻率的一半）。
取樣頻率——設定採集卡的取樣頻率（注要：單位是k，即最小為1000hz，最大可以達到250khz）。採集卡的預設增益係數為1。
分頻係數——波形在chart模式時，可以任意調節取樣頻率。該原理是等間隔均勻丟棄資料點。也即相當於降低了取樣頻率，該功能特點是不需要停止採集，隨著滑動按鈕的調節，可以馬上看到調節結果。
主要用在實驗時物件訊號頻率很低，而實驗又需要顯示整個實驗波形過程，這時通過滑動按鈕可以調到合理的波形。（值1對應無分頻，值20對應每快取長度資料只顯示1點）。
視窗長度——調節chart模式時的波形歷史資料長度。
基準平移——可以邏輯設定幅值的平移增量。雙通道採集時可以用來分段顯示波形。
基準增益——可以邏輯設定幅值的比例係數。
狀態列第一格為系統執行狀況資訊欄，第二欄為當前波形實時分析的頻率值（注要：雙通道時，是指第一通道波形的頻率），第三欄第四欄為十字跟蹤時，跟蹤線x1與波形相交點的時基座標值和幅值座標值。第五欄和第六欄為十字跟蹤時，跟蹤線x2與波形相交點的時基座標值和幅值座標值。
第七欄第八欄為跟蹤線x2與跟蹤線x1的座標值差，第九欄為|x2-x1|座標值差的倒數。當x1x2剛好對應乙個波形時，該倒數即為該波形的頻率。
開始採集之後，介面如下圖，我們就可以對示波器進行操作：
(圖5)
2、幅值自動
選擇：調整示波器視窗始終隨著波形的幅值滿屏顯示。
取消：取消自動調整，同時彈出對話方塊，設定最大，最小顯示幅值。
3、時基自動
選擇：調整示波器視窗始終隨著波形的時間滿屏顯示。
取消：取消自動調整。
暫停顯示
選擇：暫停顯示。
取消：取消自動調整。
4、波形同步
選擇：同步顯示波形（注要：只有波形模式在 plot x，plot(x1,x2),plot(x1+x2)三種模式下有效，其它模式不起作用）。
取消：取消同步顯示。
5、波形模式
chart x —— 單通道採集時，連續左移方式顯示波形；
plot x —— 單通道採集時，連續一屏一屏從左到有重新整理顯示波形，此時波形顯示長度就是快取資料長度；單通道同步顯示必須在此模式下；
chart(x1,x2)——雙通道時，分別顯示。顯示原理同 chart x ；
plot(x1,x2)——雙通道時，分別顯示。顯示原理同 plotx ；
chart(x1＋x2)——雙通道時，兩波形疊加顯示。顯示原理同 chart x ；
plot(x1＋x2)——雙通道時，兩波形疊加顯示。顯示原理同 plotx ；
plot(x1，x2)——雙通道時，x1數值為時間軸，x2為幅值軸。顯示原理同 plotx ；
6、波形操作
xy軸放大 —— 在此操作模式下，可以任意放大滑鼠選定的矩形波形視窗到滿屏。
x軸放大 —— 在此操作模式下，可以任意放大滑鼠選定的時間軸區域波形到滿屏。
y軸放大 —— 在此操作模式下，可以任意放大滑鼠選定的幅值軸區域波形到滿屏。
十字跟蹤 —— 在此操作模式下，示波器會彈出兩跟蹤線。使用者可以用滑鼠拖動跟蹤線到指定的位置，狀態列會實時顯示跟蹤線和波形交叉點的座標位置。
線型/點型 —— 改變波形的形狀。即線型時連線顯示，點型時，點式顯示。
7、縮放復位
復位放大縮小後的波形到原始狀態。
8、基準復位
復位控制區裡的水平，基準按鈕到初始狀態。
9、波形清除
清除波形。
10、波形複製
波形拷貝到貼上板。
第二節 thtj-1軟體的使用說明
1、x-t的使用
1.1 採用實驗台上的通用實驗單元，組建乙個慣性環節，如下圖8所示：
（圖8）
電路中的引數取：r1=100k，r2=100k，ro=200k，c=1uf；將ui端連線到階躍訊號輸出端，uo端連線到資料採集口單元的ad1，且階躍訊號的輸出幅值為2v；
1.2 從開始選單處開啟軟體介面「thtj-1」，開啟後軟體介面如圖9：
（圖9）
1.3 將視窗長度的指標移向大，點選開始採集按鈕，並按下階躍按鈕，輸出2v的階躍訊號，即可記錄如下圖10所示：
（圖10）
注意：在x-t檢視下，也可以採用雙通道觀察，具體操作步驟和單通道觀察實驗波形一致。
2、x-y的使用
2.1 按照下圖所示，連線實驗電路：
將r(t)連線到資料採集介面的ad1和低頻函式訊號發生器的正弦波輸出端，c(t)端連線到資料採集介面的ad2。
2.2 開啟thtj-1軟體，將ad引數設定為：通道選擇：
通道(1-2)，取樣頻率：50；點選開始採集按鈕，並選擇選單中的示波器選項—波形模式—chart xy；即可得到如下圖所示：
2.3 開啟函式訊號發生器的開關，輸出正弦波，即可得到x-y圖：
四、程式設計器的使用
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