计算机控制技术课程设计---二阶环节电压跟踪控制系统的设计.doc

计算机控制技术课程设计报告 设计课题： 二阶环节电压跟踪控制系统的设计 （采用PC机、JK实验装置） 本科学生课程设计任务书 课程设计题目 二阶环节电压跟踪控制系统的设计（采用PC机、JK实验装置） 学院 自动化学院 专业 自动化专业 年级 2008 （1）已知参数和设计要求 1） 2）设计一个—5V范围内的任意阶跃信号。并能通过。 3）设计人机交互接口，包括键盘、显示器能通过人机交互接口设置信号参数 4）控制精度≤±5％，调节时间≤5秒。 （2）实现方法 采用单片机教学实验系统实现（限≤4人选做） 学生应完成的工作： 1）硬件设计：要求完成控制系统框图；绘制完整的控制系统电原理图；说明各功能模块的具体功能和参数；搭建并调试一个二阶环节电路；结合实验室现有的单片机教学实验系统进行系统组成，对整个系统的工作原理进行全面分析，论述其结构特点、工作原理、优、缺点和使用场合。分析和论述系统采用的主要单元的工作原理和特性。 2）软件设计：要求合理分配系统资源，完成二阶环节电压跟踪控制系统的程序设计（如：系统初始化；主程序；A/D转换；D/A转换；标度变换；显示与键盘管理；控制算法；输出等）。 3）对设计控制系统进行系统联调。 4）编写课程设计报告：按统一论文格式、统一报告纸和报告的各要素【封面、任务书、目录、摘要、序言、主要内容（包括设计总体思路、设计步骤、原理分析和相关知识的引用等）、总结、各组员心得体会、参考书及附录（包括系统框图、程序流程图、电原理图和程序原代码）】进行编写，字数要求不少于4000字，要求设计报告论理正确，逻辑性强，文理通顺，层次分明，表达确切。 目前资料收集情况（含指定参考资料）： 《计算机硬件技术基础实验教程》 黄勤等编著 重庆大学出版社 《单片微型计算机机与接口技术》 李群芳等编著 电子工业出版社 《计算机控制技术》 王建华等编著 高等教育出版社 课程设计的工作计划： （1）2011年1月10日熟悉设计任务和要求。 （2）2011年1月11日确定设计方案。 （3）2011年1月12日硬件调试。 （4）2011年1月13、14日软件及系统调试。 （5）2011年1月15日设计答辩。 任务下达日期 2011年 1 月 10 日 完成日期 2011 年 1 月 15 日 指导教师 （签名） 学 生 （签名） 目录 1前言 1 2设计基本要求 1 2.1已知参数和设计要求 1 2.2实现方法 2 3系统的总体设计 2 3.1 硬件设计 2 3.2 软件设计 2 3.3程序运行结果及分析 4 3.4参数整定 5 4个人心得体会 6 4.1 袁吉的个人心得体会 6 4.2李雷的个人心得体会 6 4.3杨坤的个人心得体会 6 4.3杨果的个人心得体会 7 结束语 8 参考文献 9 附录 10 1 前言 近年来计算机自动控制技术在我国工业中的发展非常迅速。我国的许多大型企业、工厂由于在80、90年代引入国外生产设备和生产线，虽然扩大了生产能力，实现了生产自动化，但对生产中的数据采集和自动控制能力日益提出了新的要求。因此，针对不同企业的要求和情况，将必威体育精装版的计算机自动控制技术引入到工业生产过程中，是工作人员义不容辞的责任。2 设计基本要求 2.1 已知参数和设计要求 (1)按下图搭建一个二阶环节 图1 二阶环节电路图 (2)设计一个控制器输出作用于电路输入IN使得电路输出端能够跟踪0——5V范围内的任意阶跃信号。并能通过CRT显示器画出输出信号曲线。 (3)设计人机交互接口，包括键盘、显示器能通过人机交互接口设置信号参数。 (4)控制精度≤±5%，调节时间≤5秒2.2 实现方法 采用单片机实验教学系统实现。 3系统的总体设计 本次设计的总体思路如下：输入设定值X，系统采集电路板的输出电压值Y，经A/D转换成数字信号进入计算机，经过数字滤波、标度变换等过程，在屏幕上显示出来，并且将其与设定值X想比较，所得到的差值作用于控制回路，调整系统电压值，最终达到稳定输出。最后经过参数整定达到本次课程设计的要求。 根据电路图课计算出系统的传递函数为： 控制系统结构框图如下： 图2 控制系统的结构结构框图 3.1硬件设计 本次二阶环节电压跟踪控制系统硬件组成主要有模拟输出通道、模拟输入通道和跟踪对象等组成。其工作过程如下：跟踪对象——即电压,经模拟输入通道转换成数字信号进入计算机，计算机将该信号与给定值比较，得到偏差信号，控制算法程序对偏差信号进行决策和计算，并将计算结果通过模拟输出通道转换成模拟量，加载到跟踪对象，使跟踪对象输出值与给定值的偏差