最少拍控制系统设计

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告

题目：最少拍控制系统设计

课程：计算机控制技术课程设计

专业：电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

第一部分

任

务

书

《计算机控制技术》课程设计任务书

一、课题名称

最少拍控制系统设计

二、课程设计目的

课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。

《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。

三、课程设计内容

设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由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。

1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。

2. 控制算法：最少拍控制。

3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、最少拍控制程序、D/A 输出程序等。

四、课程设计要求

1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。

2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。

3. 每个同学选择不同的被控对象：

5

10

(),

()(1)(0.81)

(1)(0.41)G s G s s s s s ==

++++ 4

5

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()(0.41)

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()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)G s G s s s s s ==

++++ 4. 设计无纹波最少拍控制器。被控对象有积分环节的按斜坡输入信号设计控制器，否则按阶跃输入信号

设计控制器。

5. 定时中断间隔可在10-50ms中选取，采样周期取采样中断间隔的整数倍，可取1000-2000ms，由实验结果确定。

6. 滤波方法可选择平均值法，中值法等。

有关的设计资料可参考《计算机控制实验指导书》的相关内容。

五、课程设计实验结果

1. 控制系统能正确运行。

2. 正确整定PID参数后，系统阶跃响应的超调<15%

六、进度安排

七、课程设计报告内容：

总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：

1．课程设计的目和设计的任务。

2．课程设计的要求。

3．控制系统总框图及系统工作原理。

4．控制系统的硬件电路连接图（含被控对象），电路的原理。

5．软件设计流程图及其说明。

6．电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。

7．实验结果及其分析。

8．体会。

第二部分

课

程

设

计

报

告

目录

1 课题简介 (6)

1.1 课程设计目的 (6)

1.2 课程设计内容 (6)

1.3 课程设计要求 (6)

2 最少拍控制方案设计 (7)

2.1 最少拍控制器的介绍 (7)

2.2 控制系统框图及闭环工作原理 (7)

3最少拍控制系统硬件电路设计 (8)

3.1 总体硬件电路图 (8)

3.2 输入双极性的实现原理 (9)

3.3 输出双极性的实现原理 (9)

3.4 给定的被控对象的实现 (9)

4 最少拍无纹波系统控制算法设计 (11)

4.1 最少拍无纹波控制的基本原理 (11)

4.2 最小拍无纹波控制的算法实现 (12)

5最小拍无纹波控制软件编程设计 (13)

5.1 主程序及中断程序的思考图及具体流程图 (13)

5.2 重要程序的作用与实现 (13)

6 实验与结果分析 (15)

6.1 仿真结果 (15)

6.2 上机调试结果 (16)

7 小结与体会 (16)

参考文献 (17)

1 课题简介

1.1 课程设计目的

课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。

《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。

1.2 课程设计内容

设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由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。

1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。

2. 控制算法：最少拍控制。

3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、最少拍控制程序、D/A 输出程序等。

1.3 课程设计要求

1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。

2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。

3. 每个同学选择不同的被控对象：

55

(),()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)G s G s s s s s ==

++++ 4. 设计无纹波最少拍控制器。被控对象有积分环节的按斜坡输入信号设计控制器，否则按阶跃输入信号

设计控制器。

5. 定时中断间隔选取10ms ，采样周期取采样中断间隔的整数倍，取1000ms 。

6. 滤波方法可选择平均值法，中值法和滑动滤波法。