内容发布更新时间 : 2024/5/18 20:44:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

直线差值的输出波形：

二次曲线插值的输出波形：

零阶保持输出波形：

实验二 数字滤波

一、实验目的

1．学习和掌握一阶惯性滤波。 2．学习和掌握四点加权滤波。

二、实验设备

PC 机一台，TD-ACS实验系统一套，i386EX 系统板一块。

三、实验原理

一般现场环境比较恶劣，干扰源比较多，消除和抑制干扰的方法主要有模拟滤波和数字滤波两种，由于数字滤波方法成本低、可靠性高、无阻抗匹配、灵活方便等特点被广泛应用。

R模数转换控制计算机数模转换C

图3-1数字滤波方框图

（1）一阶惯性滤波： 相当于传函

1的数字滤波器，由一阶差分法可得近似式： ?S?1YK?(1?a)XK?aYK?1

其中，XK为当前采样时刻的输入，YK为当前采样时刻的输出，YK?1为前一采样时刻的输出，T为采样周期，1?a?（2）四点加权滤波： 四点加权滤波算法公式：

T?。

YK?A1XK?A2XK?1?A3XK?2?A4XK?3(?Ai?1)

i?14其中，XK为当前采样时刻的输入，XK?1为前一采样时刻的输入，YK?1为前一采样时刻的输出。

数字滤波程序流程图如图3-2所示。

主程序采样中断程序（一阶惯性）采样中断程序（四点加权）系统初始化取A/D采样值取A/D采样值变量初始化计算YK=(1-a)XK+Z计算YK=A1*XK+Z系数转换D/A输出YK的值D/A输出YK的值等待中断计算Z=a*YK计算Z=A2*XK_1+A3*XK_2+A4*XK_3

中断返回中断返回

图3-2 数字滤波程序流程图

实验中的参数：1－a、a、A1、A2、A3、A4为十进制2位小数（BCD码），取值范围：0.00 ～ 0.99，只须对应存入00～99。程序中将其转换成二进制小数，再按算式进行定点小数运算。

四．实验内容

分别编写一阶惯性滤波程序和四点加权滤波程序，将混合干扰信号的正弦波送到数字滤波器，并用示波器观察经过滤波后的信号。

实验线路图如图3-3所示，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，运放单元需用户自行搭接。

正弦波 OUT47K SST +5V GND信号源 STR /OE EOC CLOCKIN7ABC D0+5V ┆ D7模数转换单元10K-1uFS1NC47K10K10KR10K短路块OUT1/IOY0IRQ7 i386EX CPU TMROUT11MHz分频24MHzINT3(主8259IRQ7)TMRCLK1 WR#CLK2 M/IO# A0/IOY1/CS /WRA0 OUT1D0┆ D7 数模转换单元/IOWCXD0┆XD7控制计算机

图3-3 数字滤波实验线路图

控制计算机的“OUT1”表示386EX内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常,“IRQ7”表示386EX 内部主片8259的7号中断，用作采样中断。 电路中用RC电路将S端方波微分，再和正弦波单元产生的正弦波叠加。注意R点波形不要超过±5V，以免数字化溢出。计算机对有干扰的正弦信号R通过模数转换器采样输入，然后进行数字滤波处理，去除干扰，最后送至数模转换器变成模拟量C输出。

五、实验步骤

1. 参照流程图3-2分别编写一阶惯性和四点加权程序，检查无误后编译、链接。 2. 按实验线路图3-3接线，检查无误后开启设备电源。调节正弦波使其周期约为2S，调信号源单元使其产生周期为100ms的干扰信号（从“NC”端引出），调节接线图中的两个47K电位器使正弦波幅值为3V，干扰波的幅值为0.5V。

3. 分别装载并运行程序，运行前可将“TK”加入到变量监视中，方便实验中观察和修改。用示波器观察R点和C点，比较滤波前和滤波后的波形。

4. 如果滤波效果不满意，修改参数，再运行程序，观察实验效果。

六．实验结果

一阶惯性滤波输出波形：

四点加权滤波输出波形：

由实验结果可以得到此实验一阶惯性滤波的效果更好，其更有效的滤去了噪声干扰信号。

实验四 积分分离法PID控制

一、实验目的

1．了解PID参数对系统性能的影响 2．学习凑试法整定PID参数 3．掌握积分分离法PID控制规律