計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1

揚(yáng)州大學(xué)水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：數(shù)字PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（I）課程：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：電氣1102姓名：印瑩學(xué)號(hào)：111704235第一部分任務(wù)書

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課題名稱數(shù)字PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（I）二、課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對(duì)幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和實(shí)際動(dòng)手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是一門理論性、實(shí)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程，它需要控制理論、程序設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)融合。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)學(xué)生控制算法設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)控制算法的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生從整體上了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際組成，掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，編程調(diào)試，為從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的調(diào)試工作打下基礎(chǔ)。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)以89C51單片機(jī)和ADC、DAC等電路、由運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)的被控對(duì)象，構(gòu)成的計(jì)算機(jī)單閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。1.硬件電路設(shè)計(jì)：89C51最小系統(tǒng)加上模入電路（用ADC0809等）和模出電路（用TLC7528和運(yùn)放等）；由運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的被控對(duì)象。2.控制算法：增量型的PID控制。3.控制算法仿真：在simulink中建立控制系統(tǒng)仿真圖，編寫S-function,對(duì)算法進(jìn)行仿真。四、課程設(shè)計(jì)要求1.模入電路能接受雙極性電壓輸入（-5V~+5V），模出電路能輸出雙極性電壓（-5V~+5V）。2.模入電路用兩個(gè)通道分別采集被控對(duì)象的輸出和給定信號(hào)。3.每個(gè)同學(xué)選擇不同的被控對(duì)象： 4.PID參數(shù)整定，帶有積分環(huán)節(jié)的對(duì)象用擴(kuò)充臨界比例度法，無(wú)積分環(huán)節(jié)的對(duì)象用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法。5.對(duì)象輸出端加上擾動(dòng)：擾動(dòng)可選擇小幅度正弦信號(hào)、小幅度階躍信號(hào)、小幅度的脈沖信號(hào)。擾動(dòng)的出現(xiàn)時(shí)刻選擇在系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的適當(dāng)時(shí)刻。6.對(duì)采樣信號(hào)加上濾波算法。算法可選擇滑動(dòng)平均值法，復(fù)合濾波，慣性濾波等。7.simulink仿真采用ode4定步長(zhǎng)，仿真步長(zhǎng)可取0.1-1ms。采樣周期可取20-100ms，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。8.S-function的函數(shù)名由各人姓名拼音縮寫+學(xué)號(hào)后3位數(shù)組成。有關(guān)的設(shè)計(jì)資料可參考《計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》的相關(guān)內(nèi)容。五、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.simulink控制系統(tǒng)仿真能正確運(yùn)行。2.正確整定PID參數(shù)后，系統(tǒng)階躍響應(yīng)超調(diào)<10%，調(diào)節(jié)時(shí)間盡量短。3.對(duì)比有濾波與無(wú)濾波時(shí)，擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。六、進(jìn)度安排序號(hào)內(nèi)容天數(shù)1布置任務(wù)，熟悉課題要求0.52總體方案確定，硬件電路設(shè)計(jì)1.53學(xué)習(xí)matlab及simulink的使用，研讀范例程序14控制算法設(shè)計(jì)15Simulink編程，調(diào)試16仿真實(shí)驗(yàn)17總結(jié)，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告1七、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告具體內(nèi)容要求如下：1．課程設(shè)計(jì)的目的和設(shè)計(jì)的任務(wù)。2．課程設(shè)計(jì)的要求。3．控制系統(tǒng)總框圖及系統(tǒng)工作原理。4．控制系統(tǒng)的硬件電路原理圖（含被控對(duì)象），電路的工作原理。5．控制算法原理與控制器設(shè)計(jì)。6.Simulink仿真圖及S-function的算法實(shí)現(xiàn)說(shuō)明。7．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析。8．電路設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決方法。9．體會(huì)。

第二部分課程設(shè)計(jì)報(bào)告

目錄（宋體2號(hào)加粗）（另起一頁(yè)）正文1課題簡(jiǎn)介（宋體4號(hào)加粗）課題的目的，任務(wù)，要求1.1***********（格式：宋體5號(hào)，首行縮進(jìn)2格，單倍行距，下同）1.2***********2*****方案設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)總體介紹,系統(tǒng)框圖，閉環(huán)工作原理。2.1***********2.2*********** 3*****硬件電路設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹A/D采樣電路，雙極性電壓輸入的實(shí)現(xiàn)原理；D/A輸出雙極性的實(shí)現(xiàn)原理；A/D和D/A的端口地址；給定被控對(duì)象的電路實(shí)現(xiàn)。3.1***********3.2***********4*****控制算法設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹控制算法的原理，控制器設(shè)計(jì)，控制算法計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的公式推導(dǎo)，采樣周期選擇。4.1***********4.2***********5*****Simulink仿真設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹Simulink仿真圖的設(shè)計(jì)及其說(shuō)明，對(duì)S-function程序清單自己添加的部分加注釋及說(shuō)明（變量及語(yǔ)句的作用）。5.1***********5.2*********** 6實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 按要求收錄仿真過(guò)程的相關(guān)波形圖，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖）做出說(shuō)明與分析。6.1***********6.2***********7小結(jié)與體會(huì)（另起一頁(yè)）參考文獻(xiàn)（列出你所利用的參考文獻(xiàn)。格式參見(jiàn)下面。）[1]于海生主編，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第2版），北京：清華大學(xué)出版社，2009[2]張艷兵等編著，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008[3]張毅剛主編，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京：高等教育出版社，