计算机控制技术程设计指导书.doc

计算机控制技术课程设计指导书 编写： 于蕾 信电学院 2013年6月18日 《计算机控制技术》课程设计指导书 课程设计目的： 本课程设计是《计算机控制技术》的后续课程，它是结合《计算机控制技术》课程知识对所学专业知识的一次较为广泛的综合训练课程；是完成教学计划达到教学目标的重要环节。通过课程设计使学生掌握系统建模、控制器设计、稳定性分析、时域响应分析等，并通过设计相关硬件电路，编写程序实现计算机控制，来提高学生对所学知识的综合运用能力。 课程设计题目： 题目1：储水罐液位控制系统设计 题目2：直流电机调速控制系统设计 题目3：电烤箱温度控制系统设计 题目4：静态称重测控系统设计 题目5：数字位置随动控制系统设计 题目6：阀门定位控制系统设计 课程设计内容： 本课程设计主要包括以下六个方面内容： 控制系统工作原理说明； 系统建模与总体控制方案设计； 传感器与执行机构选型设计； 控制器设计； 硬件电路设计； 软件设计； 时间安排： 课程设计安排两周时间。 序号 任务 时间（天） 1 布置设计题目、明确设计要求 1天 2 查阅文献，根据设计任务和要求进行调研并设计总体方案，论证方案可行性。指导老师审核。 2天 3 完成系统分析并进行概要设计和详细设计、计算。 5天 4 按要求撰写课程设计论文，提交相关文档。 2天 分组安排： 由指导教师安排分组。 设计报告的撰写： 学生所撰写的设计报告应符合以下三个方面的要求： 设计报告的撰写应使用指定的格式，详细要求参见模板； 设计报告要涵盖课程设计内容； 控制方案设计要有不同方案的比较，控制器的设计与实现要有详细地计算说明及实现过程描述，硬件电路设计要有元器件型号选择及数值计算说明，无需计算的要说明原因，软件部分给出流程图并作详细说明，完整的电路图及编写的程序以附录形式附后。 主要参考资料： [1] D.Ibrahim. Microcontroller Based Applied Digital Control [M] ．John Wiley Sons． [] 戴文进 等．[M] ．, 2008． [] 陈伯时．[M] ．, 2011．[4] 顾德英 等．[M] ．, 2007．[5] 谢维成 等．[M] ．, 2006． [M].北京航空航天大学出版社，2001. [7] 于海生.计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2007. [8] 姜学军.计算机控制技术[M].北京：清华大学出版社,2005. [9] 范立南.单片微型计算机控制技术设计[M].北京：人民邮电出版社，2007. 题目1：储水罐液位控制系统设计 题目说明： 被控系统为一储水罐。系统如图1所示，储水罐内为清水，下部设有出水管，流量记为Q2。储水罐通过水泵将清水池内的清水补入罐内，流量记为Q1，清水池内的水位可视为固定值2米（即在储水罐补水过程中液位不变化）。已知储水罐的截面积A=1平方米，高度H=2米，要求控制目标液位高度为1米。 设计要求： 要求控制系统调节时间ts≤2分钟，超调量≤10%。 设计人机接口实时显示储水罐液位高度。 设计指导： 控制系统建模过程中，出水管流阻R的 确定可使用实验法或查询文献来确定。 水泵的选型要考虑调节时间的限制。 传感器选型时要考虑分辨率及量程。 为便于分析设计，水泵的控制量与流量 Q1的关系可作适当简化。 驱动电路的设计要与所选的水泵匹配。 图1 储水罐系统示意图 题目2：直流电机调速控制系统设计 题目说明： 被控直流电机技术参数如表1所示： 表1 直流电机技术参数表 额定 功率 PN 额定转速 弱磁 转速 nF 电枢电流 IN 励磁 功率 PF 电枢回 路电阻 R? 电枢回 路电感 LA 磁场 电感 LF 外接 电感 LH 效率 Eff. 　 惯量矩 GD2 　 　 160V?? 400V kW r/min r/min A W Ω(20℃) mH H mH % kg.m2 2.2 1490 　　 3000 17.9 315 1.19 11.2 22 15 67.8 0.044 %。 设计指导： 先建立直流电机的数学模型，然后根据要求设计控制器，控制方法在满足要求的前提下要进行方案比较。电机控制模型中的相关参数可作简化，也可以查阅相关文献选取。 题目3：电烤箱温度计算机控制系统设计 题目说明： 被控系统为电烤箱。系统如图2所示，电烤箱为一封闭长方体结构，烤箱内尺寸：0.8m×0.6m×0.4m，加热器