周永华《计算机控制课程设计》指导书

《周永华《计算机控制课程设计》指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《计算机控制课程设计》指导书一、设计目的和要求计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。课程设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等，以便使学生掌握计算机控制系统设计的总体思路和方法。二、设计内容及步骤1．确定控制任务（设计目标参数，技术指标）有如下题目供参考（可选其他）：a.水温控制（过程控制类）b.电机速度控制c.电机角度控制2．系统总体方案设计a.基本系统选择b.接口电路的确定

2、（A/D、D/A）c.系统软件的配置3．硬件系统设计a．微机基本系统b．A/D接口电路c．D/A接口电路d．开关量输入输出电路4．软件系统设计a.系统初始参数设定模块b.检测模块c.控制模块d.报警模块e.键盘、显示接口模块5．控制系统仿真依据所搭建的系统，采用matlab/simulink进行仿真，给出仿真曲线和结果分析。6．撰写设计报告a.设计题目b.设计要求c.系统总体方案d.各个硬件模块设计和原理图e.各个软件模块设计和流程图f.心得体会和参考资料三、课程设计进度安排要求学生集中时间，在1周的时

3、间内完成，进度按排如下。序项目时间号1查阅资料，理解系统1天2系统总体设计1天3硬件系统设计1天4软件系统设计1天5系统仿真与分析1天6撰写设计报告1天7答辩，验收1天四、报告基本内容（1）总体方案设计：构建系统的结构框图，确定系统各组成模块的功能和相互关系。（2）详细设计：硬件部分：选择硬件型号，设计具体电路等。给出系统各个组成部分的接口电路，并进行硬件集成调试。软件部分：依据采用的控制算法（必须选择至少两种算法，并进行比对，说明最后使用算法的合理性）及计算机控制系统的构成特点，绘制程序流程图，并编写

4、相应的程序代码。程序的各个关键环节应给出文字注释。（3）调试：在Matlab环境中对系统进行仿真分析；进行系统的软硬件联调，获得满意的控制效果。（4）独立撰写课程设计报告，不少于3000字。（5）对用到的基本理论知识要有清晰的介绍。对设计结果，应给出详细的比较和分析，应深入分析结果产生的原因，相应控制方法的适用场合等。具体：a.画出控制的结构框图。b．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。c．根据实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。d．比较不同PID参数对系统的性能产生的影响

5、。e．比较不同控制规律对系统的性能产生的影响。（6）在报告最后列出参考文献。五、评分标准1、只完成方案设计，算法选择，仿真验证，并给出详细的数据说明、结果说明等，但此种情况最高只能得到良。2、能够进行完整软硬件方案设计，算法选择，并结合算法分析及仿真对实际控制问题的理解比较清楚，能够理论联系实际解决问题，分析问题，提出改进方法，达到预期控制效果，在答辩通过的情况下，将给予优秀成绩。3、不参加答辩的将不能通过。4、最终成绩将答辩与课程设计报告等几方面结合起来考虑，具体包括：学习与设计态度是否认真，课堂知识

6、理解和掌握的深入程度，仿真软件应用的熟练程度，设计方案的正确性和合理性，图文的质量效果，是否独立完成，是否具有独立分析解决问题的能力，创新精神等。六、参考设计内容（1）针对时滞系统，进行数字PID及改进数字PID的比较研究。要求学生分析得出各种数字PID的优缺点和适用场合。（2）控制系统z平面根轨迹设计方法研究。掌握连续性能指标转换为离散性能指标的方法以及在离散域进行根轨迹设计校正的方法。（3）数字调节器的w’域设计方法。掌握连续性能指标转换为离散性能指标的方法以及在w’域进行考虑动态性能指标和稳态性能

7、指标的设计方法。（4）最小拍无纹波系统的设计。掌握最小拍无纹波系统误差传递函数、控制器传递函数和闭环传递函数的确定方法。（5）网络环境下计算机控制系统的设计。在计算机网络控制的环境下，存在时变时延。针对这类系统，设计出满足性能指标的控制器。（6）高级控制策略设计。学习先进的控制策略，如模糊控制、状态空间零极点配置、最优控制等，进行相关数字调节器的设计。（7）分布式计算机控制系统的设计。进行计算机监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统的设计。七、设计题目示例题目1磁悬浮列车控制系统设计磁悬浮列车可以

8、在极短的时间内正常运行，而且具有极高的速度和能量利用率。磁悬浮列车的一个关键技术就是对列车的悬浮高度进行控制。图1是代表世界先进水平的德国M-Bahn号磁悬浮列车悬浮高度的计算机控制系统。若采样周期T=0.01S，试在w'域设计数字控制器D(z)，使系统的相位裕度满足45≤≤γ55，并估算校正后的系统阶跃响应。12ss(+10)图1磁悬浮列车高度控制系统题目2带扰动时滞对象的计算机控制系统设计设计制作和调试一个由工业控制机控制的时滞对象