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1、微机控制技术课程设计一：实验目的：1：掌握PID控制算法、大林算法设计和smith控制算法的设计。2：掌握PID控制参数的整定和参数对系统稳定性及过渡过程的影响。3：掌握数模转换和模数转换的基本原理。4：仪表的选择。5：掌握matlab的仿真。二:实验内容1、电阻温度炉的温度控制系统整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。炉温控制的基本原理是：改变可控硅
2、的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压的可在0～140V内变化。可控硅的导通角为0～5CH。温度传感是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的，温度越高其输出电压越小。外部LED灯的亮灭表示可控硅的导通与闭合的占空比时间，果炉温温度低于设定值则可控硅导通，系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。设电阻炉温控制系统的传递函数为分别选择PID、微分先行PID、大林算法和Smith的控制算法，通过整定其控制参数，对系统进行控制，做出MATLAB环境下的运行曲线，比较系统在不同算法下性能指标。⑴
3、、PID控制本设计的被控对象是电阻炉温度控制系统，采用PID调节器作为控制器,PID算法采用PI控制，根据系统的开环的S型曲线，运用ZN法和凑试法整定系统的控制参数。可以得到最佳的参数值。对Kp和Ti的取值所得的仿真图如下：KP=5,TI=0.12KP=3,TI=0.12符合要求性能最好理论值p=0.1389I=0.12但动态性能很不理想。⑵、微分先行PID控制为了避免给定值的升降给控制系统带来冲击，如超调量过大，调节阀动作剧烈，可以采用微分先行PID控制算法。即对被控量微分，而不对偏差微分，也可以说对
4、给定量无微分作用。1）系统框图2）仿真图Td=0.5*2.5=1.25r=0.9ts=20r=0.7，ts=21r=0.7td=1ts=20.5⑶、smith预估控制由被控对象的传递函数可知，电阻炉温控制系统具有纯滞后性质，而对象的这种纯滞后性质常引起系统产生超调或者振荡。所以要对纯滞后进行补偿，而smith预估控制算法可以实现纯滞后补偿。1）系统框图2）仿真图⑷、大林算法达林算法参考程序：%DelayControlwithDalinAlgorithmclearall;closeall;ts=0.5;%
5、Plantsys1=tf([0.87],[4.2,1],'inputdelay',1.26);dsys1=c2d(sys1,ts,'zoh');[num1,den1]=tfdata(dsys1,'v');%Idealclosedloopsys2=tf([0.465],[2.246,1],'inputdelay',1.26);dsys2=c2d(sys2,ts,'zoh');%DesignDalincontrollerdsys=1/dsys1*dsys2/(1-dsys2);[num,den]=tfdat
6、a(dsys,'v');u_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;u_4=0.0;u_5=0.0;y_1=0.0;error_1=0.0;error_2=0.0;error_3=0.0;ei=0;fork=1:1:50time(k)=k*ts;rin(k)=1.0;%TracingStepSignalyout(k)=-den1(2)*y_1+num1(2)*u_2+num1(3)*u_3;error(k)=rin(k)-yout(k);M=2;ifM==1%UsingDalinMethodu(k)
7、=(num(1)*error(k)+num(2)*error_1+num(3)*error_2+num(4)*error_3...-den(3)*u_1-den(4)*u_2-den(5)*u_3-den(6)*u_4-den(7)*u_5)/den(2);elseifM==2%UsingPIDMethodei=ei+error(k)*ts;u(k)=1.0*error(k)+0.10*(error(k)-error_1)/ts+0.50*ei;end%----------Returnofdalinpa
8、rameters------------u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);y_1=yout(k);error_3=error_2;error_2=error_1;error_1=error(k);endplot(time,rin,'b',time,yout,'r');xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout');2、直流电机调速系统整个电机调速系统由两大部分组成，第
