計(jì)控實(shí)驗(yàn)報(bào)告平滑與數(shù)字濾波

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1、實(shí)驗(yàn)平滑與數(shù)字濾波（一）觀察有噪音時(shí)的微分1、按圖3.1—2接線，S11置方波檔，S12置下檔，調(diào)W11使周期約2S，調(diào)W12使幅值約1V,TD先取為0.02s，采樣周期也先取為0.02s。2、將2F00H、2F03H存入系數(shù)P1、P2，2F60H存入Tk。3、啟動(dòng)微分程序(G=F000:123D↘)，用示波器觀察系統(tǒng)輸出C波形，觀察U15單元的OUT端微分輸出波形。如圖3.1—4及圖3.1—5所示。圖3.1—4圖3.1－5原系統(tǒng)的輸出波形可在去除微分正反饋，即去掉U15DAC單元的OUT端，通過示波器觀察C端的輸出，得到這時(shí)系

2、統(tǒng)的過渡過程時(shí)間約為0.3s。不過，由于微分正反饋的作用，雖然使系統(tǒng)響應(yīng)加快，但由于微分時(shí)間過大，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響。P=，通過三者的關(guān)系，可適當(dāng)調(diào)整P、T、TD值，使系統(tǒng)輸出達(dá)到要求。4、選擇不同的Tk與P1、P2，重復(fù)(2)、(3)，觀察微分噪音幅度，并以TD=T=0.01s時(shí)系統(tǒng)噪音大至幅度為參考，記錄參數(shù)與結(jié)果，填入表3.1—2中。表3.1—2參數(shù)項(xiàng)目TkTD(s)T(s)P1、P2A1、A4A2、A3微分噪音幅度未平滑020.010.010.990.22V平滑020.010.010.160.50.18V未平滑04

3、0.020.020.990.2V平滑040.020.020.160.50.1V(二)觀察平滑后的變形1、按圖3.1—2接線，S11置階躍檔，S12置下檔，調(diào)W11使周期約2S，調(diào)W12使幅值約1V，TD先取為0.02S，采樣周期也先取0.02S。圖3.1—22、將2F06H、2F09H、2E0CH、2F0FH存入A1、A2、A3、A4，2F60H存入Tk，啟動(dòng)微分平滑程序(G=F000:12EB↘)。3、觀察U15單元的OUT端，觀察系統(tǒng)輸出波形，看有無平滑作用。4、若無平滑作用，停機(jī)，改變系數(shù)和Tk，再重復(fù)(2)、(3)。將結(jié)

4、果填入表3.1—2中。5、由表3.1—2可看出，U15單元的OUT端輸入的微分噪音幅值由原先的0.2V減小至0.1V，這說明有平滑作用，用示波器觀察系統(tǒng)輸出波形。再用示波器觀察系統(tǒng)的輸出波形比未平滑時(shí)平滑些。適當(dāng)調(diào)整Tk及A1～A4的值，使平滑作用更好一些。(三)觀察微分加速作用1、按圖3.1—2連線，S11置方波檔，S12置中檔，調(diào)W11使周期約0.5S，調(diào)W12使幅值約1.5V，TD與采樣周期可先取為10ms，啟動(dòng)無微分反饋程序(G=F000:13C5↘)，系統(tǒng)輸出。2、按(1)②、③或(2)②、③步驟做，這時(shí)主要看系統(tǒng)影響

5、是否加快，并可適當(dāng)調(diào)整TD、TK，重復(fù)作幾次。(1)模擬一階慣性環(huán)節(jié)的數(shù)字濾波①按圖3.2—2接線，置S12中檔，調(diào)W11使S約為0.2S，調(diào)信號(hào)發(fā)生器，使其輸出1HZ、6V的正弦信號(hào)，調(diào)整1，2端對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電位器，使R端波形符合要求。②在2F00H、2F03H存入1-a、a，2F60H存入Tk。③啟動(dòng)一階慣性數(shù)字濾波程序(G=F000：1411↙)。用示波器觀察輸入端R、輸出端C的波形，分析濾波效果，并記下干擾衰減比、正弦衰減比以及a值，記完停機(jī)。記衰減比時(shí)可先單獨(dú)在1端接正弦信號(hào)并記錄，再在2端單獨(dú)接干擾并記錄，記錄采用峰一

6、峰值（P—P，V）。④改變a、Tk，重復(fù)步驟②、③，直到得到滿意的效果，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表3.2—2中。(2)四點(diǎn)加權(quán)平均數(shù)字濾波①同(1)①。②存入A1～A4、Tk。③啟動(dòng)四點(diǎn)加權(quán)平均程序(G=F000：13CF↙)，對(duì)照觀察輸入并記錄，停機(jī)。記衰減比時(shí)可先單獨(dú)在1端接正弦信號(hào)做記錄，再在2端單獨(dú)接干擾信號(hào)并做記錄。記錄采用峰一峰值(P—P，V)。④改變A1和Tk，調(diào)整W11使干擾增多至相鄰，重復(fù)步驟②、③，練習(xí)T與A1的設(shè)定。再重復(fù)①、②、③，比較二結(jié)果，最后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表3.2—2中。表3.2—2參數(shù)項(xiàng)目TkT(S)Ms1

7、-aaA1A2A3A4濾波前后正弦幅值比濾波前后干擾幅值比一階慣性01595050B559505四點(diǎn)加權(quán)平均01510203040084010203040（四）注意事項(xiàng)1.微分是正反饋，當(dāng)取合適的微分時(shí)間常數(shù)時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)加快。若微分時(shí)間常數(shù)過大，則會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.在計(jì)算機(jī)中，微分算法采用一階差分代替，微分平滑算法采用四點(diǎn)微分均值法3.實(shí)驗(yàn)中TD不要取得過大，以免系統(tǒng)大于0.99；系數(shù)也不可取得過小，過小將使計(jì)算機(jī)無控制量輸出4.注意R點(diǎn)波形不要超過±5V，以免數(shù)字化溢出。