计算机控制课程设计实训报告书

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1、内蒙古工业大学课程设计说明书目录第一章概述11.1题目背景及应用意义11.2本文内容及工作安排1第二章系统组成及被控对象分析32.1系统组成32.2被控对象分析4第三章控制策略设计及仿真研究73.1控制策略设计73.2仿真研究8第四章控制策略实现114.1组态环境下控制策略编程实现114.2运行结果分析14第五章总结15参考文献16附录被控对象S函数源代码1718内蒙古工业大学课程设计说明书第一章概述1.1题目背景及应用意义随着工业科技的高速发展，当今的工业技术要求也不停的在提高，不停地在更新。而且对计算机的依赖也越来越广泛。因此，在工业上计算机控制可以说是无处不在。也是正因为如此

2、我们此次的设计变得非常的有价值。通过数字控制来实现一个稳定得系统。这是一个很有使用性的问题。数控系统的加工精度和加工效率都较高，特别适合于工艺复杂的单件或小批量生产。它广泛用于工具制造、机械加工、汽车制造和造船工业等。而我们本次设计的《基于模拟对象数字控制系统》是仿真实际应用中的数字控制系统的。采用数字技术实现各种控制功能的自动控制系统。数字控制系统的特点是系统中一处或几处的信号具有数字代码的形式。它的主要类型是计算机控制系统，包括计算机监督控制系统、直接数字控制系统、计算机多级控制系统和分散控制系统。数字控制系统是在1970年左右为了满足当时广泛出现的复杂、精确和多功能的控制要求

3、而发展起来的。早期的数字控制系统采用射流元件等逻辑控制元件和可编程序控制器来构成。这种数字控制系统由于设计上简单,使用上可靠,且控制器的通用性好,很快得到广泛应用。70年代后期,各类性能好、功能多、价格低的小型计算机和微型计算机的迅速发展，促进了以计算机为基础的数字控制系统的广泛应用。　　在数字控制系统中，计算机的作用主要有三个方面：①信息处理。对于复杂的控制系统，输入和偏差信号的计算(例如导航平台中指向误差的计算)工作量很大，而模拟解算装置不能满足精度要求，需要采用数字计算机。②用数字计算机内的校正程序来保证控制系统具有所要求的动态特性，使系统实现自适应控制、最优控制等高级控制功

4、能。登月飞船在开始阶段到燃料接近用完时，飞船的特性是随时间变化的，需要用数字计算机的校正程序来保证飞船控制系统在每个阶段都具有良好的稳定性。③多功能计算调节。　　在很多情况下，数字控制系统这一术语也常用来表示数字计算机作为控制器的采样控制系统18内蒙古工业大学课程设计说明书。下图为这种控制系统的组成框图，其中系统的数字控制器由模数转换器、计算机中央处理机和数模转换器组成。模数转换器将来自采样器的离散的模拟偏差量转换成数字偏差量（称为量化），由中央处理机根据控制算法计算出数字控制量，再由数模转换器将它转换成离散的模拟控制量，最后由保持器转换成连续控制量。控制用的计算机系统除了计算机与

5、过程的接口（采样器、模数转换器、数模转换器和保持器）需要单独设计外，在实时计算、软件编制和控制算法方面也需要专门设计。数字控制系统可应用采样控制理论来分析和设计。在数字控制系统中，数字量化造成的误差可能引起周期振荡等特殊问题。总之，我们本次的设计是基于实际应用、基于现实控制的一次仿真。这也是他的价值所在。1.2本文内容及工作安排本课程设计，主要是基于计算机控制、模拟电子技术、自控原理等课程的知识的一次实践与应用。本次课程设计我们的任务是《基于模拟对象数字控制系统的设计与实现》。对于一个模拟量的输入与输出，设计一个数字控制器进行控制，用MATLAB、力控组态等软件进行模拟分析，达到我

6、们的设计目标。本说明书第一章，简单讲述了本门儿学科及本次课程设计的应用背景和应用意义。第二章，对被控制对象的系统组成的模拟电路原理图进行分析,并抽象出其递函数从而进行数学建模，在MATLAB中进行仿真。观察曲线，并记录其超调量、上升时间等参数。第三章，设计控制策略的模型，算出传递函数，把设计的超调量、上升时间、调节时间等参数在MATLAB中进行仿真，分析仿真波形和BODE图是否符合设计的参数。第四章，利用实验和仿真得到的数据在力控组态软件环境下对控制策略进行编程。18内蒙古工业大学课程设计说明书运行后得到的各个参数比较纯理论上和实物上的各项差别。第五章，对本次任务总结。简述本次任务

7、的主要重点和难点以及对本次课设的心得体会。第二章系统组成及被控对象分析2.1系统组成本设计所用到的系统的原理图如图（1）所示。图（1）如上图所示，系统的主要组成部分为输入信号、反馈信号、比较限幅环节18内蒙古工业大学课程设计说明书、电平转换环节、数字控制器、控制对象等几个部分。输入信号：通过控制开关，可以给系统输入阶跃信号。反馈信号：通过反馈信号我们可以调节和观察系统的稳定性。比较限幅环节和电平转换环节：是电路对信息采集卡的一个保护环节，使其不会因为输入信号的过大而烧