《计算机控制技术课程设计》指导书

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1、《计算机控制技术课程设计》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（A/

2、D、D/A）c.系统软件的配置3．硬件系统设计a．单片机基本系统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.任务要求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一、课程设计进度安排（供参考）：要求学生集中时间、争取在3周的

3、时间内完成，进度按排如下。序号项目时间1查阅资料，理解系统1天（6.25）2系统总体设计2天（6.26-27）3硬件系统设计4天（6.28-7.3）4软件系统设计4天（7.4-7.8）5系统仿真与分析2天（7.9-7.10）6撰写实训报告2天（7.6-7）7答辩，验收3天（7.11-13）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

4、（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：首先在Matlab软件中对系统进行仿真分析（simulink仿真环境和纯M文件编程均需要）编译软件；在实验室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：1．画出控制

5、的结构框图。2．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。3．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。4．比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。5．分析不同控制规律对本实验系统的作用。6.改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？（6）在报告最后标注参考文献。五、评分标准1、只完方案设计，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理解比较清楚，能够理论联系实际解决

6、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、最终答辩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：学习与设计态度的认真性，课堂知识理解掌握的深入程度，仿真软件应用的熟练程度，设计方案的正确性或合理性，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和创新精神等。附件一、单回路控制系统的概述图1为单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一定值，要求系

7、统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单，性能较好，调试方便等优点，故在工业生产中已被广泛应用。图1单回路控制系统方框图二、干扰对系统性能的影响1．干扰通道的放大系数、时间常数及纯滞后对系统的影响。干扰通道的放大系数Kf会影响干扰加在系统中的幅值。若系统是有差系统，则干扰通道的放大系数愈大，系统的静差也就愈大。如果干扰通道是一惯性环节，令时间常数为Tf，则阶跃扰动通过惯性环节后，其过渡过程的动态分量被滤波而幅值变小。即时间常数Tf越大，则系统的动态偏差就愈小。通常干扰通道中还会有纯滞后环节，它使被调参数的响

8、应时间滞后一个τ值，但不会影响系统的调节质量。2．干扰进入系统中的不同位置。复杂的生产过程往往有多个干扰量，它们作用在系统的不同位置，如图2所示。同一形式、大小相同的扰动作用在系统中不同的位置所产生的静差是不一样的。对扰动产生影响的仅是扰动作用点前的那些环节。图2扰动作用于不同位置的控制系统三、控制规律的选择PID控制规律及其对系统控制质量的影响已在有关课程中介绍，在此将