史密斯预估控制系统设计

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1、扬州大学水利与能源动力工程学院课程设计报告题目：史密斯预估控制系统设计课程：计算机控制技术课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气1101姓名：学号：第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称史密斯预估控制系统设计二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。

2、计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。三、课程设计内容设计以89C51单片机和ADC、DAC等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。1.硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC

3、7528和运放等）；由运放实现的被控对象。2.控制算法：PID控制加史密斯预估控制。3.软件设计：主程序、中断程序、A/D转换程序、滤波程序、PID控制加史密斯预估控制程序、D/A输出程序等。四、课程设计要求1.模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V）。2.模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。3.每个同学选择不同的被控对象：4.对象的纯延迟环节用软件通过数组单元移位实现。5.定时中断间隔可在10-20ms中选取，采样周期T取采样中断间隔的整数倍，可取30-50ms。

4、6.PID控制器可用凑试法整定。有关的设计资料可参考《计算机控制实验指导书》的相关内容。五、课程设计实验结果1.控制系统能正确运行。2.正确整定PID参数后，系统阶跃响应的超调<15%六、进度安排序号内容天数1布置任务，熟悉课题要求0.52总体方案确定，硬件电路设计1.53熟悉实验箱及C语言开发环境，研读范例程序，14控制算法设计15软件编程，调试16实验17总结，撰写课程设计报告1七、课程设计报告内容：总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：1．课程设计的目和设计的任务。2．课程设计的要求。3．控制系统总框图及系统

5、工作原理。4．控制系统的硬件电路连接图（含被控对象），电路的原理。5．软件设计流程图及其说明。6．电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。7．实验结果及其分析。8．体会。第二部分课程设计报告目录1课题简介11.1课题的目的，任务，要求11.2课程设计内容11.3课程设计要求12史密斯预估控制系统方案设计22.1史密斯预估控制器的介绍22.2控制系统框图及闭环工作原理23史密斯预估控制系统硬件电路设计33.1总体硬件电路图33.2A/D采样电路33.3输入双极性的实现33.4D/A输出双极性的实现43.5A/D、D/A端

6、口地址的转换53.6给定被控对象的电路实现54史密斯预估控制系统控制算法设计64.1史密斯预估控制的基本原理64.2史密斯预估控制的算法实现64.2.1史密斯预估器64.2.2计算公式推导75史密斯预估控制软件编程设计85.1各程序流程图及其主要功能85.1.1主程序流程图及其功能85.1.2定时中断程序流程图及其功能95.1.3外部中断程序流程图及其功能95.2重要程序的实现105.2.1function程序106史密斯预估器的MATLAB仿真116.1史密斯预估器的simulink仿真方框图116.2PID参数设置117实验与

7、结果分析127.1上机调试结果127.1.1采用零阶保持器离散化时的输出波形128小结与体会13参考文献14附录151课题简介1.1课题的目的，任务，要求课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面

8、的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。1.2课程设计