计算机控制系统课设报告--数字温度PID控制器设计.docVIP

《计算机控制系统A》课程设计 任 务 书 目的与要求 通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估； 报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。 主要内容 数字控制算法分析设计； 现代控制理论算法分析设计； 模糊控制理论算法分析设计； 过程数字控制系统方案分析设计； 微机硬件应用接口电路设计； 微机应用装置硬件电路、软件方案设计； 数字控制系统I/O通道方案设计与实现； PLC应用控制方案分析与设计； 数据通信接口电路硬件方案设计与性能分析； 现场总线控制技术应用方案设计； 数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法； 基于嵌入式处理器技术的应用方案设计； 计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计； 计算机控制系统差错控制技术分析设计； 计算机控制系统容错技术分析设计； 工程过程建模方法分析； 进度计划 序号 设计内容 完成时间 备注 1 选择课程设计题目，查阅相关文献资料 7月13日 2 文献资料的学习，根据所选题目进行方案设计 7月14日 3 讨论设计内容，修改设计方案 7月15日 4 撰写课程设计报告 7月16日 5 课程设计答辩 7月17日 设计成果要求 针对所选题目的国内外应用发展概述； 课程设计正文内容包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等； 课程设计总结或结论以及参考文献； 要求设计报告规范完整。 考核方式 通过系统设计方案、总结报告、图文质量和学习与设计态度综合考评，并结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神等。 《计算机控制系统课程设计》成绩评定依据如下： 撰写的课程设计报告； 独立工作能力及设计过程的表现； 答辩时回答问题的情况。 优秀：设计认真，设计思路新颖，设计正确，功能完善，且有一定的独到之处，打印文档规范； 良好：设计认真，设计正确，功能较完善，且有一定的独到之处，打印文档规范； 及格：设计基本认真，设计有个别不完善，但完成基本内容要求，打印文档较规范； 不及格：设计不认真，未能完成设计任务，打印文档较乱或出现抄袭现象者。 说明： 同学选择题目要尽量分散，并且多位同学选同一个题目时，要求各自独立设计，避免相互参考太多，甚至抄袭等现象。 学生姓名：苏印广 指导教师：李士哲 2015年7月 17 一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1设计目的 (1)加深对控制算法设计的认识，学会控制算法的应用。 (2) 掌握A/D转换电路的应用、掌握51单片机、8253可编程定时器/计数器的应用、掌握温度采集及控制方法。 (3)了解计算机控制系统的整体设计及调试的方法， 锻炼和培养由各个子模块功能单元构筑完整的微机控制系统的能力。 1.2设计要求 (1) 系统的被控对象为温箱系统，被测参数为温箱的温度，测温范围为0-300℃，误差不超过±0.1℃。 （2）设计以89C51单片机和ADC、DAC等电路、有运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。 (3)控制算法：增量型数字PID控制 (4) 软件设计：主程序、中断程序、A/D转换程序、滤波程序、PID控制程序、D/A输出程序等。 二、设计（实验）正文 1：总体方案设计 本系统是一个典型的温度闭环控制系统，需要完成的功能是温度设定、检测与显示以及温度控制、报警等。温度的设定和显示功能可以通过键盘和显示电路部分完成；温度检测可以通过热电阻、热电偶或集成温度传感器等器件完成；温度超限报警可以利用蜂鸣器等实现； 温度控制可以采用可控硅电路实现。? 系统采用89C51作为系统的微处理器来完成对炉温的控制和键盘显示功能。8051片内除了128KB的RAM外，片内又集成了4KB的ROM作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。系统程序较多时，只需要外扩一个容量较小的程序存储器，占用的I/O口减少，同时也为键盘、显示等功能的设计提供了硬件资源，简化了设计，降低了成本。因此89C51可以完成设计要求 2：控制系统的建模和数字控制器的设计 2.1：温箱的数学模型和控制算法的选择 根据实际测量，温箱是一个近似一阶惯性环节。以加热功率为输入，箱内温度为输出，其传递函数表达为 （2.1） 其中：时间常数=300；放大系数=20；滞后时间=10 2.2：数字控制器的设计 2.2.1 模拟PI