《计算机控制技术》课程中控制算法仿真平台设计
计算机控制技术与系统仿真课程设计
计算机控制技术与系统仿真课程设计课程背景计算机控制技术与系统仿真课程旨在培养学生对计算机控制技术的理解和应用，并通过系统仿真的方式加深对计算机控制系统的认识和理解。
在课程设计阶段，学生需要通过理论学习和实践操作，设计、实现和仿真计算机控制系统，加深对计算机控制技术与系统的认知与理解，为未来从事相关领域的工作做好准备。
课程内容计算机控制技术与系统仿真课程主要包括以下内容：1.计算机控制技术的基本概念和原理；2.计算机控制系统的结构和组成；3.控制系统设计的基本方法和流程；4.程序设计语言的基础；5.计算机控制系统仿真理论和方法；6.计算机控制系统仿真工具的使用。
课程设计任务在完成以上课程内容的学习后，学生需要完成本课程设计任务，设计并实现一个计算机控制系统，然后通过系统仿真工具进行仿真。
具体任务要求如下：任务要求1.设计一个计算机控制系统，能够完成对温度、湿度等环境参数的检测和控制；2.根据需求设计系统的控制算法，编写程序进行控制；3.使用仿真工具进行系统仿真，验证设计的控制算法是否正确；4.提交课程设计报告，包括系统的设计与实现、仿真结果分析和总结等。
设计要求1.设计系统的结构和组成，包括传感器、执行机构、控制器等；2.选择合适的控制算法，保证系统的稳定性和响应速度；3.编写程序代码，实现控制算法；4.使用仿真工具对系统进行仿真，记录仿真结果和分析结果数据。
设计思路在控制系统设计过程中，首先需要设计系统的结构和组成。
根据设计要求，以温度、湿度为控制参数，需要选取合适的传感器进行检测，以及选取合适的执行机构进行控制。
控制器的选取需要考虑控制要求的稳定性和响应速度等特点。
在确定了系统的结构后，需要选择合适的控制算法进行程序设计。
对于温度和湿度控制，最常用的控制算法是比例-积分-微分控制（PID控制），它能够根据检测到的温湿度数据自动调节控制器输出，实现系统的自动控制。
在编写控制程序之后，需要使用仿真工具进行系统仿真，以验证程序的正确性和系统稳定性。
基于MATLAB的计算机控制系统仿真平台的设计设计
基于MATLAB的计算机控制系统仿真平台的设计设计一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。
）工作基础：了解计算机控制系统课程涉及的基本内容，熟练使用MATLAB 7软件。
研究条件：基于MATLAB 7的GUI（图形用户接口）程序设计。
应用环境：基于MATLAB 7的计算控制系统课程图形化的仿真平台的设计。
工作目的：熟练掌握MATLAB M文件的编写。
掌握计算机控制系统课程所涉及的最小拍有纹波、最小拍无纹波系统以及大林算法等基本内容。
完成基于MATLAB 7的GUI仿真平台程序M文件设计。
二、参考文献[1]邵年华. 水文时间序列几种预测方法比较研究[D]. 西安理工大学2010.[2]王莹. 基于MATLAB的永磁风力发电机动态仿真[D]. 大连理工大学2009.[3]李兴毓. 基于MATLAB的CFG桩复合地基优化设计研究[D]. 武汉理工大学2009.[4]黄师娟. 基于小波分析的时间序列预测模型及其应用研究[D]. 西安理工大学2009.[5]张宇. 嵌入式电脑横机可视化数据处理系统研究[D]. 东华大学2009.[6]吕辉榜. 基于MATLAB快速控制原型的磁悬浮控制系统研究[D]. 武汉理工大学2008.[7]朱会. 基于MATLAB的旋风分离器内气固两相流场的数值模拟[D]. 北京化工大学2007.[8]丘允阳.嵌入式GUI系统的研究与实现[D]. 电子科技大学2007.[9]韩雄振.基于统计学的预测结构域间相互作用方法的研究[D]. 吉林大学2006.[10]王震. 嵌入式GUI构件库的设计与实现[D]. 浙江大学2006.三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。
）1、掌握大林算法、最小拍有纹波、最小拍无纹波系统的算例仿真。
2、利用MATLAB 7中的GUI工具箱完成仿真环境的平台框架搭建。
《计算机控制技术》数字PID控制器设计与仿真实验报告
《计算机控制技术》数字PID控制器设计与仿真实验报告课程名称：计算机控制技术实验实验类型：设计型实验项目名称：数字PID控制器设计与仿真一、实验目的和要求1. 学习并掌握数字PID以及积分分离PID控制算法的设计原理及应用。
2. 学习并掌握数字PID控制算法参数整定方法。
二、实验内容和原理图3-1图3-1是一个典型的 PID 闭环控制系统方框图，其硬件电路原理及接线图可设计如图1-2所示。
图3-2中画“○”的线需用户在实验中自行接好，对象需用户在模拟实验平台上的运放单元搭接。
图3-2上图中，ADC1为模拟输入，DAC1为模拟输出，“DIN0”是C8051F管脚 P1.4，在这里作为输入管脚用来检测信号是否同步。
这里，系统误差信号E通过模数转换“ADC1”端输入，控制机的定时器作为基准时钟(初始化为10ms)，定时采集“ADC1”端的信号，得到信号E的数字量，并进行PID计算，得到相应的控制量，再把控制量送到控制计算机及其接口单元，由“DAC1”端输出相应的模拟信号，来控制对象系统。
本实验中，采用位置式PID算式。
在一般的PID控制中，当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，会有较大的误差，以及系统有惯性和滞后，因此在积分项的作用下，往往会使系统超调变大、过渡时间变长。
为此，可采用积分分离法PID控制算法，即：当误差e(k)较大时，取消积分作用；当误差e(k)较小时才将积分作用加入。
图3-3是积分分离法PID控制实验的参考程序流程图。
图3-3三、主要仪器设备计算机、模拟电气实验箱四、操作方法与实验步骤1.按照图3-2搭建实验仿真平台。
2.确定系统的采样周期以及积分分离值。
3.参考给出的流程图编写实验程序，将积分分离值设为最大值0x7F，编译、链接。
4.点击，使系统进入调试模式，点击，使系统开始运行，用示波器分别观测输入端R以及输出端C。
5.如果系统性能不满意，用凑试法修改PID参数，再重复步骤3和4，直到响应曲线满意，并记录响应曲线的超调量和过渡时间。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握计算机控制技术的基本原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解计算机控制技术的基本概念、原理和特点；熟悉计算机控制系统的组成和分类；掌握常见的计算机控制算法和应用。
2.技能目标：能够运用计算机控制技术解决实际问题；具备分析和设计简单计算机控制系统的的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对计算机控制技术的兴趣和好奇心，提高学生运用科学技术解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制技术概述：计算机控制技术的起源、发展及其在各个领域的应用。
2.计算机控制系统的基本原理：模拟计算机控制系统、数字计算机控制系统、混合计算机控制系统。
3.计算机控制系统的组成：控制器、执行器、传感器、反馈元件等。
4.计算机控制算法：PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
5.计算机控制技术的应用：工业自动化、交通运输、楼宇自动化等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解计算机控制技术的基本概念、原理和特点，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解计算机控制技术的应用。
3.实验法：让学生动手进行实验，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的思考，提高学生的表达能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版社出版的计算机控制技术教材。
2.参考书：提供相关的计算机控制技术参考书籍，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段，提高教学效果。
4.实验设备：准备计算机控制系统实验装置，让学生能够实际操作，加深对知识的理解。
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、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。
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：1.2.2 设计规定规定系统可以快速响应，并且可以迅速达成盼望的输出值。
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。
其输入与输出的关系为式中，为比例系数；为积分时间常数；为微分时间常数。
二、控制规定分析：设定目的温度，使温度呈单位阶跃形式在目的温度处趋于震荡稳定。
使系统可以在任意设定的目的温度下，从现有温度达成目的温度，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；运用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，通过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达。
即：PID 控制器 D(z) u 1(t) R + e(t) _ u(t)将上面两个式子代入第一式，得：由此式可以运用递推求出K-1次的PID输出表达式用K-1次的输出减去第K次的输出得：4.4系统设计流程图由此可以编制基于PID算法的C语言程序实现温度闭环控制系统。
控制系统计算机仿真课程设计
控制系统计算机仿真课程设计前言计算机仿真作为一个重要的工具，在控制系统的设计和实现中发挥着重要作用。
本文将介绍控制系统计算机仿真课程设计的内容和步骤，并结合一个实际的案例阐述如何利用计算机仿真技术进行控制系统设计。
设计内容和步骤设计内容控制系统计算机仿真课程的设计内容通常包括以下几个方面：1.系统建模：选择合适的控制模型，建立数学模型和仿真模型。
2.系统分析：分析系统的稳态和暂态响应，优化控制系统的性能。
3.控制器设计：设计合适的控制器结构和参数，实现闭环控制。
4.系统仿真：利用计算机仿真软件进行系统仿真，并分析仿真结果。
5.实验验证：通过实验验证仿真结果的正确性，进一步优化控制系统的性能。
设计步骤控制系统计算机仿真课程的设计步骤可以分为以下几个部分：1.系统建模掌握控制系统建模方法，能够从实际物理系统中抽象出控制对象、控制器等模型，建立相应的数学模型和仿真模型。
2.系统分析使用数学分析方法，分析系统的稳态和暂态响应，评估控制系统的性能。
包括评估系统的稳定性、快速性、抗干扰性等。
3.控制器设计使用控制理论，设计合适的控制器结构和参数，实现闭环控制。
掌握 PID、根轨迹、频域等控制器设计方法，能够根据系统要求选择合适的控制器。
4.系统仿真使用计算机仿真软件，进行系统仿真，验证控制系统的性能和预测实际系统行为。
掌握仿真软件的使用方法，能够进行仿真实验设计、仿真模型编写、仿真实验执行等。
5.实验验证在实验室、车间等实际环境中，利用实验设备和仪器对控制系统进行实验验证，验证仿真结果的正确性。
并通过实验优化控制器参数，提高控制系统的性能。
实例分析在本节中，我们将结合一个实际的案例，介绍控制系统的计算机仿真课程设计。
案例背景某高速公路入口处的车道管理系统由计算机控制，通过红绿灯控制车辆的通行。
系统从入口指示车辆能否进入高速公路，在出口将车辆计数和收费。
由于车辆的流量较大，系统的控制效果受到影响，需要进行优化。
大作业 计算机控制技术实验报告 基于Matlab的PID控制算法仿真深圳大学
深圳大学实验报告课程名称：计算机控制技术实验项目名称：基于Matlab的PID控制算法仿真学院：机电与控制工程学院专业：自动化指导教师：杨蓉报告人：. 学号：. 班级： 3实验时间：2012.5.26实验报告提交时间：2012.6.4（2）列出算法传递函数：simulink模型：（3）建立（4）准备工作：双击step，将sample time设置为1以符合采样周期T = 1 s 的要求；选定仿真时间为500。
第一步是先获取开环系统的单位阶跃响应，在Simulink中，把反馈连线、微分器、积分器的输出连线都断开，并将'Kp'的值置为1，调试之后获取响应值。
再连上反馈线，再分别接上微分器、积分器，仿真，调试仿真值。
（二）增量式：（1）列出算法表达式：增量式PID控制算法表达式为：模型：3）建立simulink （（4）准备工作：双击step，将sample time设置为1以符合采样周期T = 1 s 的要求；选定仿真时间为500。
第一步是先获取开环系统的单位阶跃响应，在Simulink中，把反馈连线、微分器、积分器的输出连线都断开，并将'Kp'的值置为1，调试之后获取响应值。
再连上反馈线，再分别接上微分器、积分器，仿真，调试仿真值。
将Kp的值置为0.5，并连上反馈连线。
仿真运行完毕，双击“scope”得到下图效果不理想，再将Kp的值置为0.2，并连上反馈连线。
P控制时系统的单位阶跃响应图如下：3.PID控制整定经多次输入调试，Kd的值置为0.5时，系统能最快地趋向稳定。
双击scope可得：从上面三张图可以看出. PI、PID 控制二者的响应速度基本相同，且系统稳定的输出值也相同。
Kp、Ki、Kd分别取0.2、1、0.5。
（二）增量式：1.对P控制整定”得到下图scope仿真运行完毕，双击“将Kp的值置为2.5，并连上反馈连线。
P控制时系统的单仲阶跃响应图如下：无论如何更改Kp的值，都是呈现出下坡趋势。
《计算机控制技术》课程中控制算法仿真平台设计
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
项目 与ｉ 瞩
症 的疾病病机 高脂血症病程的发展一般呈现出以下规律 ： ３ ． １ ． １ 膏脂过盛 ． 痰湿内停 膏脂作为水谷精微的一部分 ． 加入营血 ， 循行全身 ， 营养机体 。但 ５ ． １ 由实致虚． 由虚而实 ． 虚实夹杂 高脂血症的病 因多为过食肥甘 ， 超 出了脾 胃的运化能力而化湿生 当膏脂过 多， 蕴集血中 ． 不能及 时运化输布 ， 则化生痰浊 ， 内停于血 中。 但也与脾气虚运化失 司、 心气虚推动乏力 有关 ， 其后 随着痰瘀 血液中痰浊壅滞 ， 则其质浑浊 ， 其行缓 慢 ， 其 势粘 滑。血行不 畅则瘀血 痰 引发 ． 内生 ． 更使血行艰难 ， 其势滞涩 。 气滞 阻碍血行 ． 营养周身的功能得不到正常发挥 ， 更带来各脏的虚损 。 ３ ． １ ＿ ２ 气行 失常 ． 血行受阻 ５ ． ２ 由气及血 ． 气血相因 高脂 血症 的形 成往往 以脾 胃气 虚 、 运化失 司 ， 心气 亏虚 、 推动乏 气虚推动乏力 ， 血行迟缓 ． 痰、 瘀等病理产物 自生： 气机郁滞不 畅 ， 气滞则血滞 ， 亦可导 致血液循行障碍 ， 这些 因素都是血 中脂质代谢 的 力 ． 肝失疏泄 、 气 机不畅的 内因， 加上 膏脂 过盛的外因共 同促成 ， 气 虚 而膏脂失运 ， 停聚生痰 ． 气滞而输布失常 ， 痰瘀阻络 ， 成为血行异常 ， 脉 不利因素 ． 局部气机不利 ． 郁而化火 ， 还会导致血管 的炎性病变。 络受伤 的诱 发 因素 ： 血液流行滞 涩缓慢 ， 脏腑失 于滋养 ， 气 血生化 乏 ３ ． ２ 脉 的病变 ３ ． ２ ． １ 邪客脉中 ． 壅涩脉道 源． 又加重了气虚 、 气滞的程度。 痰浊凝滞 ． 瘀血内生 ， 痰瘀交结 ， 阻碍血脉 ． 血行失 畅。 痰瘀 留滞脉 ５ ＿ ３ 脏 腑相连 ． 由此及彼 肝失疏泄 ． 脾失健运 ． 膏脂 内停导致痰瘀 的生成 和脉这 一奇恒 之 中。 其势滞涩 ． 易凝滞成 团成块而 留于脉道 ． 又会阻碍气 机 ， 化生火热 ， 导致脉道局部 的病变。 腑受损 ． 正常情况下脉能“ 壅遏营气 ． 令无所避 ” ， 但病理产物 的积累使 其形态与功能 皆受损伤 ． 血液 不能正常输送 ， 甚至堵 塞 、 出血 ， 危及经 ３ ． ２ ． ２ 血气凝滞 ． 脉道失柔 如心 、 脑、 肾等 ， 成为心脑血管疾病的危险因素。 病变部位 脉中的痰湿 、 浊瘀 、 气滞、 火热等 因素久 而损 伤脉络 ， 随 行部位的脏腑器 官 ， 着病变进一步发展 ， 脉络受阻明显 ． 脉道枯涩 ， 脉管狭窄 ， 弹性下降 ， 脉 ６ 高脂血症的证候病机 的器质性病变 已然形成 这又进一步增加 了气血不畅 的程度 ． 形成恶 性循环。 现代研究 显示 ， 血脂长时间增高 ． 动脉 发生病变 ， 表现为细 、 小 证候是疾病发生和演变过程 中某一阶段病理本质的反应 ， 证 候病 动脉硬化 ． 大、 中动脉 内膜纤维增多 ， 中层平 滑肌细胞增生肥大 ， 管壁 机强调即时 陛， 讲究因人 、 因时 、 因地置 宜 ， 与ｌ 临床治疗 的关 系最为直 增厚 ． 且常并发粥样硬化病变 ， 动脉壁增厚变硬 ， 管腔扩张并弯曲。 接 但辨证 与辨病常交织在一起 ． 所 以在疾病病机的框架 内分析证候 ３ ＿ ３ 脏腑受累 病机 ． 可以使辨证更具有针对性和前瞻 陛 病程 日久 ， 痰瘀积 聚 ， 加之气血不畅 ． 濡养 功能减退 ， 枯涩失 柔的 胡氏对 ３ １ ６ 例患者 传统辩证 研究显示 ， 出现脾气 虚证 、 肾气 虚 脉道进一 步损伤 ， 变硬 变脆 ， 脉管淤 阻狭 窄 ， 脏腑失养 ， 局部 表现为血 证 、 肝 气郁证 、 肝 阳上亢证 、 心气虚证 、 气 滞证 、 痰 浊证 、 血瘀证 、 阳虚 管壁变性 ， 动 脉粥样 硬化形成并逐渐加重 ， 很容易 出现 出血 、 血栓 、 血 证 、 阴虚证 、 内热证 １ １ 个单证。出现 ８ 个复合证型 ， 其 中肝郁脾虚证 、 管部分甚 至完全阻塞等现象 ．给病 变部 位的组织或脏腑 带来 重大损 肝 肾阴虚证 、 脾肾两虚证 、 阴虚 阳亢 证 、 痰瘀 内阻证等 为主要 证型 ； 肝 害， 导致变证丛生。 脉管硬化狭 窄达到一定程度 ． 甚而会破损或闭塞不 郁脾虚证所 占比例最大 ． 为３ ５ ． ４ ４ ％。 通， 发于脑则为中风 ， 发 于心则为心痛 ， 发于肾则 为肾实质损害等。 唐氏运用 因子分析 的方法 对 ２ ８ ０例高脂血症患者 中医临床证候 除血脂异常的主症外 ， 高脂血症还常伴见眩晕 、 胸痹等兼次症 ， 以 进行了研究 ． 结果显示心气虚证所 占比例最大 ， 为１ ９ ． ２ ９ ％； 其次是类 及体 型 、 二便 、 舌脉的表现 ， 其病 机也 应属于症状病机 的范 畴 ， 在此不 ’ 肾 气亏虚证 ．占 １ ８ ． ５ ７ ％：类痰浊阻遏证和类脾气虚证 占的比例也较 予赘述 大 ．分别 为 １ ５ ． ７ １ ％和 １ ３ ． ９ ３ ％：而类 阴虚火 旺证 所 占 比例 最小 ， 为 ４ ． ２ ９ ％． 其次是类 阳虚证 ． 占４ ． ６ ４ ％。 其 中涉及脾虚 、 肾虚 、 痰浊 、 瘀血 的 ４ 高 脂 血 症 的微 观病 机 类证候总计 占 ６ ４ ． ６ ４ ％。 高脂血症脂质失 调的本质及其发生机理是 理解微观指标 与整体 综上所述 ． 高 脂血症病机复杂 ， 具有 明显的层次性和发展性 的特 点 病机体系的各个 层次分别从不 同角度 阐释了中医对该病 的认 识， 证候关系的桥梁 ． 也是联系微观病机与症状病机 的关键环节 导致高脂血症血 液中脂质代谢相关指标异 常的微观机理 十分 复 对于该病 的辩证施治具有重要 的理论或临床意义。 进行病机体系的分 杂， 如肝脏 、 胰腺合成 与分 泌各种载脂蛋 白、 酶 及受 体的异常 ， 糖代谢 层研究有利于我们以全局 、 发展 的眼光对 疾病本质 、 现象 、 发展 、 变化 调节的紊乱 ， 血液流变学 中血粘度 、 血小板 聚集指数 、 红 细胞 聚集指数 进行总体把握 ， 也可为临床辨证 、 选方 提供理论指导， 给高脂血 症等古 等， 凝血和纤溶 ， 血脂 ， 血液含 氧度 ， 心肌 收缩力 ． 循 环血量 ， 微循环 血 代中医 没有的 新病名的理论 研究提供了 新的思路。 ● 液流速等 ， 血管 内皮细胞 增生 ． 管壁增厚 、 平 滑肌细胞转化 、 血 管炎 性 反应等现象相关 的各种 因子及受体的含量 变化等等 对这些微观机理 【 参考文献 】 １ ］ 印会河 ， 童瑶 ． 中医基础理论Ｉ ｎ ］ ． 北京： 人 民卫生出版社 ， ２ ０ ０ ６ ： ３ ５ ０ ． 的研究体现了现代中医学顺应时代的发展 、 科技 的进 步而发 展 自身的 ［ ［ ２ ］ 黄开泰． 论病机层 次和要素 ． 河南 中医 ， ２ ０ ０ ４ ， ２ ４ （ ３ ） ： １ ２ — １ ３ ． 趋势 ． 也为病机研究 的深入开展提出了新 的要求
计算机控制仿真课程设计
目录摘要 (2)1选题背景 (2)2大时滞过程的各种控制方法 (3)2.1 PID控制 (3)2.2Smith预估控制及改进算法： (4)3各控制方案的控制效果 (6)3.2.1“泛模型”概念 (11)3.2.2无模型自适应控制系统设计 (12)3.2.3无模型自适应控制仿真研究 (12)3.3.1双容水槽系统建模 (14)3.3.2内模控制的PID控制器的设计 (15)4结果分析 (19)5小结 (19)6设计体会 (20)参考文献 (21)摘要从50年代末以来在时滞控制方面先后出现了基于模型的方法和无模型这两大类方法,基于模型的方法有Smith 预估补偿控制、改进的Smith 预估控制、多变量的Smith 预估控制、最优控制方法、自适应控制、有限谱配置法、动态矩阵预报控制,预测控制、滑模变结构控制、鲁棒控制等。
无模型方法有模糊Smith 、自适应模糊、模糊PID 、模糊自整定、神经网络预估法、专家控制等。
其控制方法也已经由传统控制转到了智能控制,或者是两者的结合。
1选题背景从实践中可以看出,大时滞现象在不同装置上的表现形式差异很大:有的装置表现为纯滞后很大但时间常数很小;这类装置控制困难的原因仅仅在于纯滞后大但时间常数小。
有的装置具有大时滞的同时还有强干扰,而且强干扰不只是一种;有的装置各控制环节间存在着不同程度的耦合,等等。
大时滞现象往往出现在大型复杂大时滞系统的某些环节上,所以大时滞环节的控制问题,应看成是大型复杂系统单元控制环节的控制问题。
显而易见,对于属于复杂系统的单元控制环节,绝不能分割开来孤立的进行处理,必须把每个环节放在系统之中,从各环节互相关联并且服从系统全局性的要求来考虑。
大型复杂系统的单元控制环节有的本身就构成一个复杂系统,例如它可能是时变、大时滞经常有强干扰发生,并且与其它环节存在着强耦合等等。
为达到克服大时滞的目的,必须考虑下述的问题:(1)系统的时滞与控制速度之间的关系;(2)怎样能快速克服大干扰所导致的大偏差;(3)怎样解决快速性与稳定性之间的矛盾,等等。
MATLAB仿真在计算机控制技术课程教学中的应用研究
MATLAB仿真在计算机控制技术课程教学中的应用研究【摘要】MATLAB在计算机控制技术课程中扮演着重要的角色，能够帮助学生更好地理解控制理论和应用。
本文将探讨MATLAB在控制系统设计、系统建模、PID控制器设计以及实验教学中的具体应用。
通过对MATLAB仿真的研究，我们可以深入了解其在教学中的重要性，并展望未来研究方向。
通过引入MATLAB仿真，学生能够在模拟环境中进行实践操作，加深对控制技术的理解，提高教学效果。
MATLAB的广泛应用为学生提供了更丰富的学习资源，有助于他们在控制技术领域获得更多的实践经验，为未来的专业发展打下坚实的基础。
【关键词】MATLAB仿真, 计算机控制技术, 课程教学, 应用研究, 控制系统设计, 系统建模, PID控制器设计, 实验教学, 重要性, 未来研究方向1. 引言1.1 研究背景随着现代工业技术的迅速发展，计算机控制技术在工程领域的应用越来越广泛。
计算机控制技术课程作为工科类专业的重要课程，对学生的专业素养和实际操作能力具有重要的影响。
传统的课堂教学方式往往难以满足学生对实际应用技能的需求，教学效果有限。
本研究拟通过探讨MATLAB在计算机控制技术课程教学中的应用研究，旨在提升课程教学的实用性和教学效果，进一步提高学生的学习兴趣和能力。
1.2 研究意义研究MATLAB仿真在计算机控制技术课程教学中的应用，可以促进教学模式的创新和教学效果的提升。
通过将MATLAB仿真技术引入到课堂教学和实验教学中，可以使学生更加直观地理解和掌握抽象的控制理论，激发学生学习的兴趣和主动性，提高学生的学习积极性和学习效果。
研究MATLAB仿真在计算机控制技术课程教学中的应用，对于推动计算机控制技术教育的发展，提高学生的学习质量和专业技能水平，具有重要的意义和价值。
通过不断深入研究和实践探索，可以进一步完善教学内容和教学方法，推动计算机控制技术教育朝着更加科学、高效和实用的方向发展。
积分分离PID控制算法及仿真课程设计
(2)当le（k）l>ε时，也就是当le（K）l比较大时，切除积分环节，改用PD控制，这样可以避免过大的超调，又能使系统有较快的响应；
(3)当je（K）l≤ε时，也就是当le（K）l比较小时，加入积分环节，成为PID控制，保证系统的控制精度。
积分分离PID控制算法（位置式算法）为：
sbit str = P1^7;//定义A/D启动信号
sbit DIN0 = P1^0;//声明同步信号
uint data time;//声明变量，用于定时
uchar data t0_h,t0_l;//用于存储定时器0的初值
char TK=5;//声明采样周期变量,//采样周期＝TK*10ms
char TC;//TK的变量
***********************************************/
void int1() interrupt 2 using 2
{float P,D,I,TEMP;
DIN0 = 1;//读取输入前，先输出高电平
if(DIN0)//判同步信号到否
{
EK=EK_1=0;//变量清零
参数：无
返回值：无
***********************************************/
void Timer0() interrupt 1 using 1
{
str = !str;//产生A/D启动信号
TH0 = t0_h;//重新装入初值
TL0 = t0_l;
}
}
else
{
if(TEMP<-128)
UK=-128;
else
计算机控制课程设计--PID控制算法的MATLAB仿真研究
计算机控制课程设计--PID控制算法的MATLAB仿真研究《计算机控制技术》课程设计题目：PID控制算法的MATLAB仿真研究专业：自动化班级：三班学号：姓名：时间：2012年12月24日--2012年12月29日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PID 控制算法是实际工业控制中应用最为广泛的控制算法，它具有控制器设计简单，控制效果好等优点。
PID 控制器参数的设置是否合适对其控制效果具有很大的影响，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 =， 630fT=，60dτ=。
MATLAB 仿真框图如图1所示。
图12.对PID 控制算法的仿真研究从以下4个方面展开：（1）PID 控制器调节参数,,PI DKK K 的整定PID 参数的选定对控制系统能否得到好的控制效果是至关重要的，PID 参数的整定方法有很多种，可采用理论整定法（如ZN 法）或者实验确定法（比如扩充临界比例度法、试凑法等），也可采用如模糊自适应参数整定、遗传算法参数整定等新型的PID 参数整定方法。
在此处选用扩充临界比例度法对PID 进行整定，其过程如下：1Out1Zero-Order HoldTransport Delay30630s+1Transfer FcnStepScope1Kp1Kd1KI(z-1)zDiscrete Zero-Pole1z (z-1)Discrete Zero-PoleAdda) 选择一个足够短的采样周期Ts ，由于被控对象中含有纯滞后，且其滞后时间常数为τd =60，故可选择采样周期T s =1。
“计算机控制技术”新型教学平台的构建
特色性综 合设 计 实验 为 一体 的物 理与 仿 真综 合 实验 体 系 。专业导师在理论课程接近尾声时 ， 根据 专业 设置情 况开设专业导 论课 ， 介 绍各专 业最新发 展动 态 ， 以帮助学
生 了解各专业学习 内容及 研究方 向， 使其结 合 自身兴趣爱 好和能力 ， 合理选择后期实践性教学内容。 “ 四化 ” 即教学过程的数字化 、 全程化 、 全员化 和个 性 化 。数字化 ， 是借助多媒体设 备 、 充 分挖掘计 算机仿 真技 术， 使 复杂 、 抽象 的控制 系统在 分析 、 参 数设计 和 系统组 成方 面变得 简单 而具 体。全程 化 ， 指 的是 在整个 教学 环 节、 每个工作 １ ３都 安排 老师进 行答 疑 。全 员化 即课 程教 研组成员人人 参与 ， 建 立 面向全 体学 生服 务意识 和健全 答疑 制度 。个 性化 指导 ， 主要 以提高 学生 专业技 能 和创 新意识培养为 目标 ， 对每 一专 业 、 每个 实践 小组 进行 “ 综 合设计一 对一 ， 指导服务一对一” 培养模式 。
去认识 和把握该门课程 ， 对课程 采用从上到下模块 化分解 模式 。实践环节 主体 ， 着力 构建集 验证性 、 设计性 实验 和
式。其不仅可 以调用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ里的任 何工 具箱 函数 ， 很 方便地设计人机交互界面 （ Ｈ ＭＩ ） ； 而且不会 由于可能“ 过 程” 的变化 导致 无 法 重复 调用 这 个 “ 过程” ， 保证了“ 对
学主体方面 ， 打破过往按章逐节 ， 条块分割 的讲解 ， 把计算
机控制课程视为一个完整 的系统 ， 引导学生用 系统的观念
“ 计 算 机 控 制技 术 ” 新 型 教 学 平 台 的构 建
王 强 ． 孙 坚
《计算机控制技术》课程中控制算法仿真平台设计
《计算机控制技术》课程中控制算法仿真平台设计魏秋月;牛学锋【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2013(000)031【摘要】本文基于MATLAB建立了《计算机控制技术》课程控制算法仿真平台，通过友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、参数的设置、动态仿真以及算法改进前后的控制效果对比等。
将抽象的理论知识变成直观的感性认识，使学生能更直观、高效地理解和掌握所学内容，培养学习兴趣和能力，取得了良好的教学效果。
%A control algorithm simulation platform for Computer Control Technology course was established based on MATLAB in this paper. The choice of control algorithm, parameter setting, dynamic simulation, and contrast of different algorithm was achieved through friendly human-computer interaction interface. The abstract theoretical knowledge was converted into visual perceptual knowledge, so that the students can more effectively to understand and grasp what they learnt, cultivate interest in learning and ability, and achieve good teaching effect.【总页数】2页(P21-21,36)【作者】魏秋月;牛学锋【作者单位】西安邮电大学自动化学院，陕西西安 710121;西安邮电大学自动化学院，陕西西安 710121【正文语种】中文【相关文献】1.经典算法仿真实验平台设计 [J], 张道德;尹洋;宋成龙2.计算机控制技术仿真实验平台的设计 [J], 李翔3.航天器集群控制与规划算法仿真验证平台设计 [J], 高雅;夏红伟;马广程;李旭东;孙浩然;马长波4.航天器集群控制与规划算法仿真验证平台设计 [J], 高雅;夏红伟;马广程;李旭东;孙浩然;马长波5.光伏系统MPPT算法仿真实验平台设计 [J], 丁艳;李佳明;高铄涵;袁隆基因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
计算机控制技术仿真实验平台的设计
计算机控制技术仿真实验平台的设计李翔【期刊名称】《湘南学院学报》【年(卷),期】2016(037)005【摘要】利用Matlab内嵌Simulink可视化仿真工具，利用C#语言编制程序界面，设计了一种可用于计算机控制技术实验课程的仿真虚拟平台。
该实验平台包括了计算机控制技术实验课程中的经典仿真建模及实例分析，相对于现有硬件实验箱具有便捷、实惠的特点，在实验过程中有助于学生直观的理解计算机控制技术课程中所学的典型系统的工作原理，增强对课本知识的感性认识，加强实际应用能力和创新能力的培养。
%Using the Simulink of Matlab simulation tools, combined with c # programming design program interface, a virtual platform which can be used in the simulation of computer control technology experiment course is designed. The platform covers classical simulation modeling and instance analysis of computer con-trol technology experiment courses, compared with the characteristics of convenient, cost-effective of the ex-isting hardware experiment box and allows students in the experimental process for computer control technolo-gy course in the working principle of various typical systems, which can have a more intuitive understanding, enhance the perceptual knowledge of textbook knowledge, help to cultivatestudentsˊcomprehensive applica-tion ability and innovation ability.【总页数】6页(P31-36)【作者】李翔【作者单位】湘南学院电子信息与电气工程学院，湖南郴州 423000【正文语种】中文【中图分类】TP391.92【相关文献】1.基于虚拟仿真实验平台的《宝石琢型设计与加工工艺学》课程的新型教学模式探讨 [J], 谢媛;金若雨;郝亮;尹作为;薛玫;陈瑞虎2.基于ROS的机械臂仿真实验平台设计 [J], 许兆丰;杨亮;张伯泉;曾碧;许畅3.Linux教学仿真实验平台设计 [J], 吴钦渊;钱裕杰;李元杰;陈佳;陆冬磊4.数字图像处理仿真实验平台的设计与实现 [J], 杜云明;田思庆;王斌5.面向工业设计教学的CMF虚拟仿真实验平台设计 [J], 周岩;姜雨;刘晓胜;李建广因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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《计算机控制技术》课程中控制算法仿真平台设计
【摘要】本文基于MATLAB建立了《计算机控制技术》课程控制算法仿真平台，通过友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、参数的设置、动态仿真以及算法改进前后的控制效果对比等。
将抽象的理论知识变成直观的感性认识，使学生能更直观、高效地理解和掌握所学内容，培养学习兴趣和能力，取得了良好的教学效果。
【关键词】控制；算法；仿真
0 引言
《计算机控制技术》是工业电气自动化、自动控制、计算机应用等专业的主要专业课程之一[1]。
具有实践性和综合性强、课程抽象、学习难度大等特点。
尤其是其中的控制算法，既是计算机控制系统的核心，也是整个计算机控制系统设计中的难点，并且由于控制算法数量多，理论性强，采用常规的讲授方法，学生不易理解，教学效果不是很理想。
基于此，本文以MATLAB为工具，通过编写M文件、构建SIMULINK框图对主要算法进行仿真实现，并通过GUI （图形用户界面）设计友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、参数的设置、动态仿真以及不同算法的控制效果对比等。
在建模仿真的过程中将抽象的理论知识变成直观的感性认识，使学生可以更直观、高效地理解和掌握所学知识，培养学生的学习兴趣和能力，提高教学质量。
1 仿真平台规划
MATLAB是目前应用最广泛的科学工程运算软件，内嵌的SIMULINK是MATLAB的重要组件之一，无需大量的程序代码，只需建立仿真框图即可实现对复杂系统的交互式动态建模、仿真以及综合分析，令繁琐的仿真实现过程变得清晰可见。
MATLAB的M文件工作方式，可以将MATLAB的语言代码全部写在一个文本文件——M文件中运行，用户还可以根据需要自编一些函数，方便程序的修改与维护，提高代码的可重用性。
MATLAB GUI是MATLAB的图形用户界面开发环境[2]，使用它，用户无需了解图形实现的细节内容，便可以绘制复杂的图形以及设计出美观、方便的菜单化和控件式的人机交互界面。
本文使用SIMULINK、M文件以及GUI实现《计算机控制技术》课程中的控制算法仿真平台设计。
2 控制算法的M文件仿真
《计算机控制技术》课程中的控制算法主要有数字PID的各类控制算法、Smith补偿算法、最少拍控制器的设计方法、大林算法以及滞后过程的预估控制算法等。
数字PID控制算法有常规算法和改进算法两大类，常规算法分为位置型和增量型，改进算法主要有积分分离PID算法、抗积分饱和PID算法、变速积分PID算法等，这部分使用M文件进行仿真。
M文件仿真时，首先新建一个
空M文件，之后依据算法表达式在空M文件中输入MATLAB程序并以.m后缀保存，最后在命令窗口键入保存的文件名即可以运行该文件。
之后通过GUI开发环境设计友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、算法参数的设置、系统的动态仿真以及不同算法效果对比等。
仿真平台中的人机交互界面之一如图1所示。
在该界面中点击相应按钮可以选择不同的PID算法，算法改进前后的效果对比也可以直观地得以呈现。
此外，通过修改算法的参数，可以让学生高效地理解不同参数对系统性能的影响。
图1的曲线是积分分离PID控制算法的仿真结果，被控对象为，采样时间为1ms，rin （k）=1.0。
3 控制算法的SIMULINK仿真
《计算机控制技术》课程中的Smith补偿算法、最少拍数字控制器、大林算法以及滞后过程的预估控制算法等使用SIMULINK进行仿真。
之后在GUI开发环境中设计友好的人机交互界面，实现控制算法的选择、参数的设置以及系统的动态仿真等，如图2所示。
图中的曲线是未消除振铃的Dahlin算法的仿真结果，被控对象，采样周期T=0.08s。
4 编译GUI生成应用程序
为了能够在没有安装MATLAB的计算机上使用该仿真平台，需要将以上设计文件编译成可以独立执行的应用程序。
该过程分三个步骤：安装Lcc编译器（MATLAB自带），配置编译器，编译脚本。
最后生成的后缀为.ctf和.exe的文件即为脱离MATLAB环境运行必需的文件。
此后若要在未安装MATLAB的机器上运行该可执行程序，只需将MATLAB安装目录下的＼toolbox＼compiler＼deploy＼win32中的MCRinstaller.exe安装到该计算机后，点击执行编译生成的.exe文件即可。
5 结论
本文针对《计算机控制技术》课程中控制算法数量多，理论性强，采用常规的讲授方法，学生不易理解、教学效果不理想的问题，设计了该课程的控制算法仿真平台，让抽象的理论得以直观、生动的呈现，使学生深入、高效地理解和掌握所学内容，在教学中取得了良好的教学效果。
【参考文献】
[1]赖寿宏，主编.微型计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2]赵景波，主编.MATLAB控制系统仿真与设计[M].北京：机械工业出版社，2010.
[3]周强.基于Simulink的电力系统仿真研究[J].科技视界，2013（11）：160，
166.
[4]陈垚光，等.精通MA TLAB GUI设计[M].2版.北京：电子工业出版社，2011.。