华北电力大学过程计算机控制课设DDC串级回路PID闭环

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1、课程设计报告名称：过程计算机控制题目：DDC串级回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真院系：控计班级：学号：学生姓名：同组人：指导教师：李明扬设计周数：一周一、设计目的1.学习并了解用高级语言（C语言）实现数字PID控制算法模块程序的方法；2.比较验证理想微分PID和实际微分PID控制算法阶跃响应，加深对上述两种算法各自特点的认识；3.学习了解用模拟计算机使用方法；4.学习掌握A/D、D/A转换接口板的使用方法；5.了解一种微机中断定时的方法；6.学习掌握通过A/D、D/A转换用计算机获取被控对象动态特性的方法；7．通过实时仿真实验掌握DDC单回路

2、控制程序编制及调试方法。二、实验仪器(1)微型计算机一台，系统软件Windows98或DOS(不能使用无直接I/O能力的NT或XP系统),内装TurboC2.0/3.0集成开发环境软件；(2)模拟计算机一台(XMN-1型)；(3)通用数据采集控制板一块（PCL-812PG型）。三、PID的离散化理想微分PID算法的传递函数形式为：采用向后差分法对上式进行离散，得出其差分方程形式为：u[k]=u[k-1]+q0*e[2]+q1*e[1]+q2*e[0];其中各项系数为：q0=kp*(1+T/Ti+Td/T);q1=-kp*(1+2*Td/T);q2=k

3、p*Td/T;实际微分PID算法的传递函数形式为：采用向后差分法对上式进行离散化，写成差分方程的形式为：u[k]=c0*(Δu[k-1])+c1*e[k]+c2*e[k-1]+c3*e[k-2]+u[k-1];其中各项系数为：c0=Tf/(T+Tf);c1=kp*T/(T+Tf)*(1+T/Ti+Td/T);c2=-kp*T/(T+Tf)*(1+2*Td/T);c3=kp*Td/(T+Tf);四、硬件二阶惯性环节搭建利用模拟计算机中的电容电阻及运算放大器，搭接二阶惯性环节，仿真一个被控对象。其传递函数为，硬件电路如下：图中各元件参数如下：R3=R2=

4、510K；R1=R4=R5=R6=R7=1M；C1=C2=C=4.7uF；则可得：K=（R5/R1）*(R6/R4)=1T1=T2=R5*C1=R6*C2=1000000*0.0000047=4.7s所以G（s）=1/（4.7s+1）*(4.7s+1)搭建好硬件电路后，将PLCD-780插入IPC机箱插槽，用导线将PLCD-780中的A/D、D/A、电源的接线端子与所搭二阶惯性环节的输出、输入端口及机箱上的电源连接，组成一个完整的PID闭环控制系统，为通信做好准备。五、实验结果（1）理想和实际PID阶跃响应曲线（2）被控对象（实物搭建二阶惯性环节）

5、阶跃响应曲线上图通过D/A输出一个1伏左右的信号输入模拟的被控对象（惯性环节），A/D采集对象的输入信号及其响应，再使D/A输出一个幅度为2伏左右的阶跃信号，同时采集输入输出信号。然后，D/A再反向在输出一个幅度为2伏左右负的阶跃信号，同时采集输入输出信号，得出仿真对象飞升特性曲线。程序中，通过按键实现模拟对象输入信号的加减。当按下H按键时，且按下U键时，D/A输出一个1伏阶跃信号，再次按下按键时阶跃信号累加。每次按下D键时，D/A输出的阶跃信号递减1。（3）根据对象单位阶跃响应曲线求增益和惯性时间：利用切线法求对象的增益和用一阶等效的惯性时间：如上

6、图所示做拐点切线，得对象增益和一阶等效惯性时间分别为：Ti≈13s（4）手自动切换：（5）设定值r、控制量u和被控对象输出的阶跃响应曲线：程序清单 /*---------------头文件定义---------------*/      #include      #include      #include       #include /*---------------定义绘图坐标---------------*/       #define ox 8       /*-原

7、点横坐标-------*/          #define oy 440                /*------原点纵坐标------*/       #define xx 620                /*------x轴顶点横坐标--*/       #define xy 440                /*-----x轴顶点纵坐标---*/       #define lenx 580       #define leny 400       #define yx 8                   /*-----y

8、轴顶点横坐标----*/       #define yy 15                 /*---