AD与DA转换与数字PID调节器算法的研究实验报告.docx

【AD与DA转换】 AD转换（Analog-to-Digital Conversion）是将模拟信号转换成数字信号的过程，常用于数据采集系统中。在本实验中，使用的PCI-1711数据采集卡拥有12位的A/D转换器，这意味着它可以将输入的模拟电压信号精确地转换为12位的二进制数字。转换的精度为4095个级别，对应于-10V到+10V的电压范围。当输入电压为-10V时，转换结果为0，而+10V则转换为4095，中间值（零点）对应于2047，表示0V。每增加1LSB（Least Significant Bit），电压值增加相当于满量程的1/4095。 DA转换（Digital-to-Analog Conversion）则是将数字信号转换回模拟信号的过程。在实验中，通过DA1通道输出0到10V的电压，该过程由D/A转换器完成。需要注意的是，PCI-1711卡无法输出负电压。 【数字PID调节器算法】 PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器是一种广泛应用的自动控制算法，它结合了比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分来调整系统的响应。在数字环境中，PID算法通常通过计算误差值的比例、积分和微分来生成控制信号，然后通过DA转换器将这个控制信号转化为模拟信号，以驱动被控对象。 在实验中，虽然没有详细说明如何实现数字PID，但可以推断，学生需要编写VC++程序来实现这一算法。程序应该能够读取AD转换后的输入值，计算PID控制量，并通过DA输出进行控制。实验的目的是让学生理解和掌握如何在实际系统中应用数字PID控制。 【实验步骤与原理】 1. 学生需要了解PCI-1711数据采集卡的硬件特性，包括其A/D和D/A转换能力，以及如何使用提供的驱动函数进行数据读写。 2. 使用阶跃信号发生器生成模拟输入，连接到PCI-1711的AD1通道，并通过直流数字电压表验证输入值。 3. 编写VC++程序，实现AD转换的读取和显示，以及DA输出的设定和验证。程序应该能够实时显示AD1通道的电压值，以及对应的二进制表示，并通过DA输出设置一个0到10V的电压，再用实验平台的电压表检查输出是否准确。 实验步骤涉及编程和硬件操作，旨在让学习者理解A/D和D/A转换的实际应用，以及数字控制算法如PID在控制系统中的作用。通过实际操作，学生能够加深对计算机控制技术的理解，提高动手能力和问题解决能力。