《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器
计算机控制技术课程设计报告---基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告
计算机控制技术课程设计报告---基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告一、控制对象：1.2.1 被控对象本次设计为软件仿真，通过PID算法控制系统在单位阶跃信号u(t)的激励下产生的零状态响应。
传递函数表达式为：(z)0.383(1?0.386??1)(1?0.586??1)?(?)== 1.2.2 设计要求要求系统能够快速响应，并且可以迅速达到期望的输出值。
本次设计选用PID控制算法，PID控制器由比例控制单元P、积分控制单元I和微分控制单元D组成。
其输入e t 与输出u(t)的关系为1??? ? u t =?? e t + ? ? ?? +?? +?0 ?0式中，??为比例系数；??为积分时间常数；??为微分时间常数。
二、控制要求分析：设定目标温度，使温度呈单位阶跃形式在目标温度处趋于震荡稳定。
使系统能够在任意设定的目标温度下，从现有温度达到目标温度，并趋于稳定状态。
三、可行性分析:参考国内外的技术资料，可以通过计算机仿真技术实现该模拟温度闭环控制系统；利用C语言实现基于PID算法的模拟温度闭环控制系统。
四、总体设计：4.1控制系统组成控制系统框图如图1所示。
图1 控制系统框图4.2工作原理：在图1 所示系统中，D(z)为该系统的被控对象，零状态下，输入为单位阶跃信号R的输出u t 反馈给输入。
在参数给定值R的情况下，给定值R与反馈值比较得到偏差e t =R?u t ，经过PID 调节器运算产生相应的控制量，PID 调节器的输出作为被控对象的输入信号，是输入的数值稳定在给定值R。
4.3模拟PID控制算法原理：在模拟系统中PID算法的表达式为：式中，P(t)为调节器输出信号，e(t)为调节器偏差信号，它等于测量值与给定值之差；Kp为调节器的比例系数，1/T1为调节器的积分时间， Td为调节器的微分时间。
在计算机控制系统中，必须对上式进行离散化使其成为数字式的差分方程。
将积分式和微分项近似用求和及增量式表示。
计算机控制系统课设报告--数字温度PID控制器的设计综述
《计算机控制系统A》课程设计任务书一、目的与要求1、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；2、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；3、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；4、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；5、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。
二、主要内容1、数字控制算法分析设计；2、现代控制理论算法分析设计；3、模糊控制理论算法分析设计；4、过程数字控制系统方案分析设计；5、微机硬件应用接口电路设计；6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计；7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现；8、PLC应用控制方案分析与设计；9、数据通信接口电路硬件方案设计与性能分析；10、现场总线控制技术应用方案设计；11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法；12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计；13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计；14、计算机控制系统差错控制技术分析设计；15、计算机控制系统容错技术分析设计；16、工程过程建模方法分析；三、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日四、设计成果要求1、针对所选题目的国内外应用发展概述；2、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；3、课程设计总结或结论以及参考文献；4、要求设计报告规范完整。
五、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：1、撰写的课程设计报告；2、独立工作能力及设计过程的表现；3、答辩时回答问题的情况。
pid课程设计
pid 课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握PID控制器的原理、结构和应用，能够运用PID控制器解决实际工程问题。
具体来说，知识目标包括：了解PID控制器的组成部分，掌握PID控制器的工作原理，理解PID控制器在工业控制系统中的应用。
技能目标包括：能够根据系统特性设计和调整PID控制器参数，能够使用PID控制器进行系统控制。
情感态度价值观目标包括：培养学生对自动化技术的兴趣和认识，使学生意识到PID控制器在现代工业中的重要作用。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括PID控制器的原理、结构和应用。
首先，介绍PID控制器的组成部分，包括比例环节、积分环节和微分环节。
然后，讲解PID控制器的工作原理，包括控制器输入输出关系、控制律和参数调整方法。
接着，介绍PID控制器在工业控制系统中的应用，包括过程控制系统、运动控制系统和温度控制系统等。
最后，通过实例分析，让学生学会使用PID控制器解决实际工程问题。
三、教学方法为了实现本节课的教学目标，采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
首先，采用讲授法，系统地讲解PID控制器的原理、结构和应用。
其次，采用讨论法，让学生在小组内讨论PID控制器参数调整的方法和技巧。
再次，采用案例分析法，通过分析实际工程案例，让学生学会运用PID控制器解决实际问题。
最后，采用实验法，让学生在实验室进行PID控制器的设计和调试，巩固所学知识。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，准备了一系列教学资源。
教材方面，选用《自动控制原理》作为主教材，辅助以《PID控制器应用手册》等参考书籍。
多媒体资料方面，制作了PPT课件，展示了PID控制器的原理图、结构图和工程应用案例。
实验设备方面，准备了PID控制器实验装置，让学生能够亲自动手进行实验操作。
此外，还提供了在线教程、视频讲座等网络资源，供学生课后自学。
五、教学评估本节课的教学评估主要包括平时表现、作业和考试三个部分。
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器华北水利水电大学路亚斌,201009532《计算机控制技术》课程设计姓名: 路亚斌学号: 201009532指导老师: 徐俊红王亭岭时间:2013年12月23日——2014年1 月3日《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,201009532目录第一章《计算机课程设计》任务书................................................................ 错误～未定义书签。
1.1 题目二:数字PID控制器设计 ............................................................... 错误～未定义书签。
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器 ............................. 错误～未定义书签。
1.1.2模拟PID控制器设计 ...................................................................... 错误～未定义书签。
1.2 题目三:控制系统的状态空间设计...................................................................... . (1)1.2.1 确定状态反馈阵K ...................................................................... . (1)1.2.2 确定一个全维状态观测器L........................................................... 错误～未定义书签。
第二章位置式PID控制器设计 ..................................................................... .. 错误～未定义书签。
计算机控制课程设计-PID控制器调节
目录一、前言 (1)二、PID控制的基本原理和常用形式及数学模型 (1)三、设计内容 (2)3、1 分析原系统 (2)3、2 2 P控制方式： (3)3、3 PI控制 (5)3、4 PID控制 (8)四、设计总结 (11)4、1、结果分析 (11)4、2、参数的作用 (11)五、设计工作总结及心得体会 (12)六、参考文献 (12)一、前言PID 控制是最早发展起来的经典控制策略，是用于过程控制最有效的策略之一。
由于其原理简单．技术成熟，在宴际应用中较易于整定，在工业控制中得到了广泛的应用。
它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型，其需在线根据系统误差段误差的变化率等简单参数，经过经验进行调节器参数在线整定，即可取得满意的结果。
具有很大的适应性和灵话性。
PID 控制中的积分作用可以减少稳态误差，但男一方面也容易导魏积分饱和，使系统的超调量增大。
微分作用可提高系统的响应速度，但其对高频干扰特别敏感，甚至会导致系统失稳。
所以，正确计算P1D 控制器的参数，有效合理地宴现PID 控制器的设计，对于PID 控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。
二、PID 控制的基本原理和常用形式及数学模型具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称PID 控制器。
这种组合具有三种基本规律各自的特点，其运动方程为：dtt de dt t e t e t m K K K K K d p ti p p )()()()(0++=⎰ 相应的传递函数为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=S S s K K K G d i p c 1)(SS S K K Kd i p12++∙=图1 PID 控制的结构图若14<Tiτ，则可以写成：=)(s G c()()SS S KKiP1121++∙ττ由此可见，当利用PID 控制器进行串联校正时，除可使系统的型别提高一级外，还将提供两个负实零点。
与PI 控制器相比，PID 控制器除了同样具有提高系统的稳态性能的优点外，还多提供一个负实零点，从而在提高系统动态性能方面，具有更大的优越性。
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器《计算机控制技术》课程设计姓名,学号,指导老师,时间,——2014年1 月3日《计算机控制技术》课程设计目录第一章《计算机课程设计》任务书................................................................ 错误～未定义书签。
1.1 题目二:数字PID控制器设计 .............................................................. 错误～未定义书签。
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器 ............................ 错误～未定义书签。
1.1.2模拟PID控制器设计 .................................................................... 错误～未定义书签。
1.2 题目三:控制系统的状态空间设计 ..................................................................... (1)1.2.1 确定状态反馈阵K ...................................................................... .. (1)1.2.2 确定一个全维状态观测器L ........................................................ 错误～未定义书签。
第二章位置式PID控制器设计 ..................................................................... .. 错误～未定义书签。
2.1 位置式PID控制器算法 ..................................................................... ..... 错误～未定义书签。
计算机控制技术数字PID
计算机控制技术实验报告题目：数字PID仿真姓名：学号：班级：2014年05月18日一、仿真设计的目的 (3)二、主要任务及仿真要求 (3)三、整定方法 (4)四、数字PID控制器 (4)五、仿真框图及增量式算法的流程图 (7)六、各个模型的输出曲线的软件界面显示 (8)模型一：（T=1s） (8)模型一：（T=2s） (8)模型二：（T=1s） (9)模型三：（T=1s） (9)七、各个模型仿真的前40步数据 (10)八、实验结果评价 (11)九、实验体会 (11)十、附录一： (12)%% digital PID controller 模型一 (12)%% digital PID controller 模型二 (12)%% digital PID controller 模型三 (13)附录二：使用MATLAB编制的软件 (13)模型一： (13)模型二： (17)模型三： (21)一、仿真设计的目的PID 控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，是迄今为止最稳定的控制方法之一。
它所涉及的参数物理意义明确，理论分析体系完整，并为工程界所熟悉，因而在工业过程控制中得到了广泛应用，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。
然而实际工业生产过程中，许多被控过程机理复杂，具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点。
在噪声、负载扰动等因素的影响下，过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化。
常规PID 控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性很差。
这就要求在PID 控制中，不仅PID 参数的整定不依赖于对象数学模型，并且PID 参数能够在线调整，以满足实时控制的要求。
从实际需要出发，对数字PID 控制算法进行仿真研究，得到一种好的数字PID 控制算法，不仅可以减少操作人员的负担，还可以使系统处于最佳运行状态。
因此，对数字PID 控制器的仿真及研究具有重要的实际意义。
数字PID控制器
t
0 e( )d u0
积分时间
控制器输出信 号的起始值
当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或 减小）；当偏差消失时，输出能保持在某一值上。
积分作用具有保持功能 e
，故积分控制可以消除余差
E
。
t
y
积分输出信号随着时间
逐渐增强，控制动作缓慢，
故积分作用不单独使用。
t
2. PID控制原理---积分控制
2024/1/1
22
1、P（比例）控制
R2
R1 -
ui(t)
+
uo(t)
Gc (s)
Uo (s) Ui (s)
R2 R1
KP
控制器的输出信号u与输入偏差信号e成比例关系
u(t) Kce(t) u0
比例增益
控制器输出信号 的起始值
增量形式 u(t) Kce(t)
比例调节器
e
控制规律：
u(t ) K Pe(t ) u0 其中：K P 为比例系数；
U(z)=(-a1z-1-a2z- ２ -…-anz-n)U(z)+(b0+b1z-1+…+bmzm)E(z）
u(k)=-a1u(k-1)-a2u(k-2)-…-anu(k-n) +b0e(k)+b1e(k-1)+…+bme(k-m))
5.校验
控制器D(z)设计完并求出控制算法后，须按图4-1所 示的计算机控制系统检验其闭环特性是否符合设计要求， 这一步可由计算机控制系统的数字仿真计算来验证，如 果满足设计要求设计结束，否则应修改设计。
动态质量变坏，引起被控量振荡甚至
导致闭环不稳定。
25
计算机控制课程设计报告
计算机控制课程设计报告课程名称：计算机控制技术设计题目：PID控制算的ｍａｔｌａｂ仿真研究专业：自动化班级：学号：学生姓名：——————以下由指导教师填写——————分项成绩：出勤成品答辩及考核总成绩：总分成绩指导教师（签名）：PID控制算法的MATLAB仿真研究一、课程设计目的和要求 1.目的1)通过本课程设计进一步巩固PID 算法基本理论以及数字控制器实现的认识和掌握，归纳和总结PID 控制算法在实际运用中的一些特性；2) 熟悉MATLAB 语言及其在控制系统设计中的应用，提高学生对控制系统程序设计的能力。
2.要求通过查阅资料，了解PID 算法研究现状和研究领域，充分理解设计内容，对PID 算法的基本原理与运用进行归纳和总结，并独立完成设计实验和总结报告。
二、课程设计的基本内容及步骤 1. 任务的提出在本课设计中采用带纯滞后的一阶惯性环节作为系统的被控对象模型，传递函数为()1d sf Ke G s T sτ-=+，其中各参数分别为：30K =， 630f T =，60d τ=。
本次课程设计使用PID 控制算法，PID 控制是将偏差的比例（Proportional ）、积分（Integral ）和微分（Differential ）三者通过线性组合构成控制量。
PID 控制是应用最广泛的一种控制规律。
在实际应用中，PID 调节器的实现分模拟和数字两种方法。
模拟法就是利用硬件电路实现PID 调节规律。
数字法就是对经典的模拟PID 进行了数字模拟，用数字调节器来代替模拟调节器。
在采样周期较小时，数字模拟PID 控制算法是一种较理想的控制算法。
数字PID 控制在智能检测与控制系统中是一种普遍采用的控制方法。
PID 控制器是一种线性控制器，其控制算法的模拟表达式是：⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=⎰dt t de T dt t e Ti t e K t u DP )()(1)()( （1） 式中：U(t)——调节器的输出信号； e(t) ——调节器的偏差信号； KP ——调节器的比例系数；Ti ——调节器的积分时间； TD ——调节器的微分时间；在计算机控制系统中，使用的是数字PID 控制器，数字PID 控制算法通常又分为位置式PID 控制算法和增量式PID 控制算法。
实验三 数字PID控制器的设计
100
2Kp=2
80
Amplitude
60
1Kp=1
40
20
0
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1 Time (sec)
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
图 5 数字 P 控制作用仿真结果图 （2）比例积分控制作用 Matlab 程序如下，取采样时间 0.001 秒。
G1=tf(1,[0.017 1]); G2=tf(1,[0.075 0]); G12=feedback(G1*G2,1); G3=tf(44,[0.00167 1]); G4=tf(1,0.1925); G=G12*G3*G4; Kp=1; Ti=[0.03:0.01:0.07]; ts=0.001; for i=1:length(Ti) Gc=tf(Kp*[Ti(i) 1],[Ti(i) 0]); Gcc=feedback(G*Gc,0.01178); Gccd=c2d(Gcc,ts,'zoh');
-3-
由图 3 可知，随着 Ti 的增加，系统的超调量减小，响应速度减慢； Ti 太小，系统将会变得不 稳定； Ti 能完全消除系统的静态误差，提高系统的控制精度。
Step Response 140
120
1Ti=0.03 2Ti=0.04
100
3Ti=0.05 4Ti=0.06 5Ti=0.07
80
-6-
step(Gccd),hold on end axis([0,0.6,0,140]); gtext(['1Ti=0.03']), gtext(['2Ti=0.04']), gtext(['3Ti=0.05']), gtext(['4Ti=0.06']), gtext(['5Ti=0.07']),
计算机控制技术PID调节器的数字化实现教学PPT
y
1 Ti
e(t)dt
(5-2)
式中：Ti是积分时间常数，它表示积分速度的大小， Ti越大，
积分速度越慢，积分作用越弱。 积分作用的响应特性曲线如 图5-2所示。
PID调节器的数字化实现
积分作用的特点是调节器的输出与偏差存在的时间有关， 只要有偏差存在，输出就会随时间不断增长，直到偏差消除， 调节器的输出才不会变化。因此，积分作用能消除静差，但 从图5-2中可以看出，积分的作用动作缓慢， 而且在偏差刚 一出现时，调节器作用很弱，不能及时克服扰动的影响， 致 使被调参数的动态偏差增大，调节过程增长， 它很少被单独 使用。
PID调节器的数字化实现
模拟控制器的离散化方法
从信号理论角度来看，模拟控制器 就是模拟信号滤波器应用于反馈控制系 统中作为校正装置。滤波器对控制信号 中有用的信号起着保存和加强的作用， 而对无用的信号起着抑制和衰减的作用。 模拟控制器离散化成的数字控制器，也 可以认为是数字滤波器。
PID调节器的数字化实现
微分调节器的微分方程为
de(t) y TD dt
式中TD为微分时间常数。
（5-4）
PID调节器的数字化实现
微分作用响应曲线如图5-4所示。从图中可以看出，在t=t0 时加入阶跃信号，此时输出值y变化的速度很大：当t>t0时，其 输出值y迅速变为0。微分作用的特点是，输出只能反应偏差输 入变化的速度，而对于一个固定不变的偏差， 不管其数值多 大，根本不会有微分作用输出。因此，微分作用不能消除静差， 而只能在偏差刚刚出现时产生一个很大的调节作用。 它一般 不单独使用，需要与比例调节器配合使用，构成PD调节器。 PD调节器的阶跃响应曲线如图5-5所示。
PID调节器的数字化实现
控制理论课程设计pid
控制理论课程设计pid一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PID控制理论的基本概念、原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解PID控制器的原理、结构和参数调整方法；掌握PID控制算法的实现和应用。
2.技能目标：能够运用PID控制理论分析和解决实际控制系统问题；具备PID控制器的设计和参数优化能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对自动控制技术的兴趣和热情，提高学生解决实际问题的能力，培养学生的创新意识和团队协作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.PID控制理论的基本概念和原理：包括PID控制器的结构、工作原理和参数调整方法。
2.PID控制算法的实现：包括PID控制算法的编程实现和仿真分析。
3.PID控制器的应用：包括PID控制器在各种实际控制系统中的应用案例分析。
4.PID控制器的设计和参数优化：包括PID控制器的设计方法、参数优化策略和实际应用。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解PID控制理论的基本概念、原理和应用，使学生掌握基本知识。
2.讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，引导学生深入思考和理解PID控制理论。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解PID控制器在实际中的应用和效果。
4.实验法：通过实验操作，使学生亲手实践PID控制器的设计和应用，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的PID控制理论教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。
4.实验设备：准备相关的实验设备和器材，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和参与程度。
计算机控制技术PID
计算机控制技术论文——关于数字PID控制的分析摘要：通过本学期计算机控制技术的学习，我了解了计算机控制系统的概念、特点、分类及发展趋势，并且初步掌握了计算机控制系统离散化、模拟化设计的一般方法，对于一些复杂的计算机控制系统的设计方法只是简单了解，现就计算机控制系统中有关数字PID控制器的设计的内容分析一下，其中包括数字PID的引入背景、具体概念与控制作用、控制器表达式、控制算法、参数整定参数调节及一些现实意义。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID调节。
PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
关键词：数字PID、比例、积分、微分、控制器参考书目：《计算机控制技术》引言：PID控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。
它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。
特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。
在应用计算机实现控制的系统中，PID很容易通过编制计算机语言实现。
由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正和完善，从而使数字PID具有很大的灵活性和适用性。
在实际工业控制中，大多数被控对象通常都有贮能元件存在，这就造成系统对输入作用的响应有一定的惯性。
计算机控制pid课程设计
双闭环调速系统PID调节器的设计在双闭环调速系统中，一般速度和电流调节器均用 PI调节器，这就难免引起速度超调。
双闭环调速系统的两个调节器如果采用PID 设计，微分作用的加入将有助于减小速度超调，使系统更加稳定，减小调整时间，改善系统的动态性能。
1.双闭环调速系统PID调节器的设计1.1对象的数学模型图1 双闭环调速系统的动态结构图被控对象KZS_1型可控硅实验装置的基本数据流如下：直流电动机：Unom=220V，Inom=8.7A，Nnom=1500r/min,Ce=0.132Vmin/r,允许过载倍数λ=1.6,晶闸管装置放大系统Ks=60,三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.00167S,电枢回路总电阻R=5.26Ω,电磁时间常数Tι=0.021S,机电时间常数Tm=o.16S,转数滤波时间常数Ton=0.005S,电流滤波时间常数Toi=0.005S 电流反馈系数β=0.5747V/A,转数反馈系数α=0.00333Vmin/r.1.2电流环结构图的简化图2 电流环结构简化的动态结构图实际系统的电磁时间常数Tι一般都远小于机电时间常数Tm，因而电流的调节过程往往比转速的变化过程快得多，也就是说，比反电动势E的变化快得多，反电动势对电流环来说只是一个变化缓慢的扰动作用，在电流调节器的调节过程中可以近似的认为E基本不变，即ΔE≈0.这样在设计电流调节器时，可暂不考虑反电动势的反馈作用，再把给定滤波和反馈滤波两个环节等效移到环内，得到忽略反电动势影响的电流环近似结构图，如上图所示。
1.3电流调节器的设计图2表明，电流环的控制对象有三个小惯性环节，且Tι>Toi>Ts，要校正成典型I 型系统，应采用PID调节器，其传递函数为（1）为了让调节器零点对消掉对象的较大的时间常数极点，选择（3）则电流环的动态结构为图3的典型型式，其中对于典型I型系统，希望超调量≤5% ，可取Ki·Ts ，即1.4转速调节器的设计文献［1］指出，把已设计好的电流环看作转速调节系统中的一个环节，其等效电流环为原来电流环的控制对象是三个惯性环节，其时间常数是Tl、Toi和Ts，闭环后，整个电流环近似为只有一个小时间常数为2Ts的一阶惯性环节，这表明，电流闭环后，改造了控制对象，加快了电流跟随作用。
计算机控制技术PID课程设计报告材料
课程设计课程名称计算机控制技术题目名称高精度直流电机调速系统学生学院信息工程学院专业班级应用电子技术2班学号 XXXXXXXXXXX 学生姓名胡丛滟指导教师黄国宏2014 年06 月16 日一、方案论证 (3)1.1.PID算法 (3)1.2.简易工程发整定PID参数 (3)二、理论分析与计算 (3)2.1. 系统设计方案 (3)2.2. 数字PID控制器 (4)2.3. 凑式法整定PID参数 (5)2.4. 直流电机调速与测速 (6)三、硬件电路设计 (6)3.1. 电机驱动及传感器电路 (7)3.2. 串口发送数据电路 (7)3.3. LCD1602显示电路 (7)四、程序设计 (8)4.1. PID增量式算法 (8)4.2. 系统程序流程图 (8)4.3. 消除积分不灵敏的办法 (9)4.4. 抗积分饱和的办法 (9)五、调试过程 (10)5.1. 只有比例环节 (10)5.2. 加入积分环节 (11)5.3. 加入积分分离 (11)5.4. 加入微分环节 (13)六、设计心得................................................................................................ . (15)七、参考文献 (15)八、附录（程序) (16)本作品以单片机STC98C52为控制器，由电机、电机速度采集传感器和电机驱动组成主电路。
控制器产生PWM脉冲送到电机驱动电路中，经过功率放大后控制直流电机转速，同时利用速度检测模块将当前转速反馈到控制器中，控制器经过数字PID运算后改变PWM脉冲的占空比，实现电机精确控制转速和改善系统运行目的。
实验数据通过LCD1602显示并通过串口发送给PC机进行波形显示。
ABSTRACTThis work STC98C52 MCU as the controller, driven by a motor, motor speed acquisition sensor and the composition of the main circuit. Controller to generate PWM pulse motor drive circuit, after power amplification control dc motor speed, and speed detection module is used to change the current speed feedback to the controller, the controller through a digital PID computation after changing the duty ratio of PWM pulse, it can realize accurate control of motor speed and improve the system operation purpose. The experimental data through the LCD1602 display and waveform display through a serial port is sent to the PC.一、方案论证1.1. PID 算法方案一：采用位置式PID 算法，该控制算法提供了执行机构的具体位置，PID 输出与整个过去的状态有关，容易产生大的累加误差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器华北水利水电大学路亚斌,201009532《计算机控制技术》课程设计姓名: 路亚斌学号: 201009532指导老师: 徐俊红王亭岭时间:2013年12月23日——2014年1 月3日《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,201009532目录第一章《计算机课程设计》任务书................................................................ 错误～未定义书签。
1.1 题目二:数字PID控制器设计 ............................................................... 错误～未定义书签。
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器 ............................. 错误～未定义书签。
1.1.2模拟PID控制器设计 ...................................................................... 错误～未定义书签。
1.2 题目三:控制系统的状态空间设计...................................................................... . (1)1.2.1 确定状态反馈阵K ...................................................................... . (1)1.2.2 确定一个全维状态观测器L........................................................... 错误～未定义书签。
第二章位置式PID控制器设计 ..................................................................... .. 错误～未定义书签。
2.1 位置式PID控制器算法 ..................................................................... ...... 错误～未定义书签。
2.1.1 位置式PID控制算法表达式 ......................................................... 错误～未定义书签。
2.1.2 位置式PID算法传递函数 ............................................................. 错误～未定义书签。
2.2 位置式PID控制器simulink仿真 ............................................................ 错误～未定义书签。
2.2.1 位置式PID控制器simulink仿真 .................................................. 错误～未定义书签。
2.2.2 simulink仿真重要模块参数设置 ..................................................... 错误～未定义书签。
2.2.3 simulink仿真Scope响应曲线 ..................................................................... (4)2.3 位置式PID控制器的应用范围及特点 ..................................................................... ............ 5 第三章增量式PID控制器设计 ..................................................................... .. (6)3.1 增量式PID控制器算法 ..................................................................... (6)3.1.1 增量式PID控制算法表达式 ..................................................................... (6)3.1.2 增量式PID算法传递函数 ..................................................................... . (6)《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,2010095323.2 增量式PID控制器simulink仿真 ..................................................................... (6)3.2.1 增量式PID控制器simulink仿真 ..................................................................... .. (6)3.2.2 simulink仿真重要模块参数设置 ..................................................................... .. (7)3.2.3 simulink仿真Scope响应曲线 ..................................................................... (8)3.3 增量式PID控制器的应用范围及特点 ..................................................................... ............ 8 第四章模拟PID控制器设计 ..................................................................... (9)4.1 simulink开环单位阶跃响应...................................................................... . (9)4.1.1 重要模块参数设置及仿真设置...................................................................... . (9)4.2 simulink闭环单位阶跃响应....................................................................... 错误～未定义书签。
4.2.1 闭环模块及其参数设置....................................................................错误～未定义书签。
4.2.2 PID参数整定 ..................................................................... ................ 错误～未定义书签。
第五章求状态反馈阵K....................................................................... ............. 错误～未定义书签。
5.1 求闭环系统的期望极点...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
5.2 求出开环系统的状态空间表达式............................................................ 错误～未定义书签。
5.3 判断开环系统的能控能观性....................................................................错误～未定义书签。
5.4 求用于极点配置的状态反馈矩阵K ...................................................................... (17)5.5 simulink中仿真...................................................................... ...............................................18 第六章配置状态观测器...................................................................... .............. 错误～未定义书签。
6.1 检验开环系统是否能观...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
6.2 观测器极点配置...................................................................... .................. 错误～未定义书签。
6.3 求出观测器增益矩阵L ...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
6.4 求全维状态观测器方程...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,201009532参考文献...................................................................... .......................................... 错误～未定义书签。