计算机控制技术基础课程设计.doc

计算机控制技术基础课程设计 专 业过程装备与控制工程 班 级 过控1301班 学生姓名 王 学生学号 指导教师 太原理工大学化学化工学院 2016年12月 序言 计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的技术。 计算机控制技术在生活中和国民生产中有着广泛的应用，生活中随处可见的智能灯具设计和控制、照明色彩合理搭配、智能电子广告的设计和应用等，计算机控制技术体现着越来越重要的作用，在生活中随处可见。其在工业生产中的应用更为重要，体统的控制，工业过程的控制，计算机软件通过计算机硬件的接口对加工刀具进行控制，发展趋势就是全面的自动控制。 计算机控制系统主要由计算机和生产过程两大部分组成。工业控制机试之按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个部分。生产过程包括被控对象和测量便送、执行机构、电气开关等装置。计算机引入控制领域是60年代。这种系统的调节器主要是采用模拟调节器。系统中既有计算机又有调节器，系统复杂，投资又大，这种系统称为计算机监控系统。在60年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统，简称集中控制系统，集中控制系统在计算机控制系统的发展过程中起到了积极作用。在这种控制系统中，计算机不但完成操作处理，还可直接根据给定值、过程变量和过程中其它的测量值，通过PID运算，实现对执行机构的控制。这种控制系统是直接数字控制系统，简称DDC系统。 DDC控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。最初发展时希望能够至少可以控制50个回路以上，这在当时对小规模、自动化程度不高的系统，特别是对具有大量顺序控制和逻辑判断操作的控制系统来说收到了良好的效果。 《计算机控制技术基础》课程设计任务书 一、课程设计目的 通过对一个实用计算机控制系统的设计，培养学生综合运用所学理论知识，理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。提高学生的工程认知和初步实践能力，获得控制技术工程的基本训练。通过课程设计，加深学生对计算机控制技术的认识和实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的工作原理、设计原则，掌握计算机控制系统的结构、组成和整体设计方法和步骤，编程调试，为将来将计算机控制技术应用到生产过程打下基础。 二、课程设计任务 以常用计算机如工业控制计算机、PLC或单片机为主控制器进行设计，进行系统总体方案的设计、论证和选择；系统硬件设计和软件设计，字数不少于3000字。 1、根据选做题目自行确定控制要求和控制精度，如：若选定温度控制系统设计需确定温度控制范围和控制精度等。? 2、软件设计方案及要求? 分析被控参数特性、数学模型，确定控制规律及方法（控制规律和方法包括：PID算法、最小拍、达林算法等。要求利用MATLAB进行仿真研究，分析并给出被控变量，偏差和控制器输出波形图，详细说明PID控制算法参数整定过程）；?? 3、?硬件设计方案及主要器件详细选型，完成选型分析和计算，指明供货厂商、产品具体型号、技术参数等。绘制计算机控制系统硬件框图，并根据以上器件选型，画出模拟量输入、输出通道电路接口线路原理接线图或系统结构图。? 主要器件包括：工业计算机主机、输入通道（传感器、变送器、A/D模块等）输出通道（D/A模块或模板、执行机构等）等器件。? 提示：硬件选型可在相应产品商家网站上或技术论坛有哪些信誉好的足球投注网站获取资料进行器件或模板选型。 三、设计题目和内容 设计一个针对大纯时延一阶惯性对象（）的计算机控制系统 具体内容： 自己设定系统性能指标，对象传函，以及系统的闭环传递函数的表达式。（比如：加热炉温度控制系统，广义对象传递函数为，要求测量范围-50℃～200℃％℃）；或电阻加热炉温度控制对象模型：，K=50，T=30s，τ=10s，电阻加热炉功率800w，220v交流供电。控温范围：50℃～350℃；保温阶段控制精度：±1℃） 选择一种控制算法，设计出D(z)。建议先用PID进行调节，设计出的控制算法进行比较。（由于控制对象的纯时延特性常导致控制系统的稳定性降低，过渡过程特性变坏。有资料指出，当对象的纯延迟时间与对象惯性时间常数之比大于等于0.5时，采用常规PID算法难以获得良好的系统性能，因此考虑采用达林算法。） 硬件设计方案及主要器件详细选型：绘制计算机控制系统硬件框图，主要器件包括：工业计算机主机、输入通道（传感器、变送器、A/D模块等）输出通道（D/A模块或模板、执行机构等）等器件，并根据以上器件选型，指明供货厂商、产品具体型号、技术参数等。提示：