计算机控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计--- 最少拍控制系统设计
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：电气0902 姓名：孙威学号： 091302224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：510(),()(1)(0.81)(1)(0.41)G s G s s s s s ==++++ 45(),()(0.41)(0.81)G s G s s s s s ==++ 58(),()(1)(0.21)(0.81)(0.21)G s G s s s s s s s ==++++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。
计算机控制技术综合课程设计方案
计算机控制技术综合课程设计方案清晨的阳光透过窗帘，洒在键盘上，伴随着一杯热咖啡的香气，我开始构思这个“计算机控制技术综合课程设计方案”。
这个方案不仅要体现计算机控制的精髓，还要让学生在实践中掌握核心技能，下面是我的思路。
一、课程目标我们要明确课程目标。
这不仅仅是教会学生一些编程语言和算法，更重要的是让他们理解计算机控制系统的设计理念、工作原理和应用场景。
简单来说，我们要培养的是未来的计算机控制系统设计师。
二、课程内容1.基础理论课程的前半部分，我们会重点讲解计算机控制的基础理论，包括控制系统的基本概念、数学模型、控制器设计等。
这部分内容虽然枯燥，但却是后续实践的基础。
我会用生动的例子和实际应用场景来引导学生，让他们对这些理论产生兴趣。
2.编程实践是编程实践环节。
我们会教授学生如何使用C/C++、Python等编程语言来设计计算机控制系统。
在这个过程中，学生将学会如何将理论应用到实际项目中，如何处理各种复杂问题。
3.硬件接口除了编程，我们还会教授学生如何使用各种硬件接口，如串口、网络接口等。
这部分内容会让学生了解到计算机控制系统与外部设备之间的通信方式，为后续的实践项目打下基础。
4.项目实践在课程的我们会安排一系列项目实践。
这些项目将涵盖不同的应用领域，如智能家居、工业自动化等。
学生将分组进行项目设计，从需求分析、系统设计到编程实现，全方位锻炼自己的能力。
三、教学方法1.案例教学我会采用案例教学的方法，通过分析经典的计算机控制系统案例，让学生理解理论知识在实际中的应用。
同时，案例教学也能激发学生的兴趣，让他们主动参与到课程中来。
2.实践教学实践教学是本课程的核心。
我会安排大量的实验和项目实践，让学生在实践中掌握计算机控制技术的应用。
还会鼓励学生参加各种比赛和项目，提升他们的实际操作能力。
3.互动教学在教学过程中，我会鼓励学生提问和发表自己的观点。
通过互动，我可以及时了解学生的掌握情况，调整教学进度和难度。
计算机控制课程设计
计算机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机控制系统的基础理论知识，包括控制系统的组成、工作原理和性能指标；2. 使学生了解常见传感器的工作原理，并能运用所学知识分析传感器的选用原则；3. 让学生掌握计算机控制算法的基本原理，如PID控制、模糊控制等。
技能目标：1. 培养学生运用计算机编程软件（如MATLAB）进行控制系统仿真的能力；2. 培养学生设计简单的计算机控制系统硬件电路，并进行调试的能力；3. 提高学生运用所学知识解决实际计算机控制问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制技术产生浓厚的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同探讨、分析和解决问题；3. 增强学生的创新意识，培养学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于突破的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为计算机控制技术的实践性课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生处于高年级阶段，已具备一定的专业基础知识和实践能力。
教学要求注重理论与实践相结合，强调学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 计算机控制系统概述- 控制系统基本概念- 控制系统发展历程- 计算机控制系统的优势与应用2. 控制系统硬件组成- 控制器硬件结构- 传感器及其接口技术- 执行器及其接口技术3. 计算机控制算法- PID控制算法原理- 模糊控制算法原理- 其他先进控制算法介绍4. 控制系统仿真与设计- MATLAB/Simulink软件介绍- 控制系统仿真模型搭建- 控制系统硬件设计及调试5. 实际案例分析与讨论- 典型计算机控制系统案例分析- 学生分组讨论实际控制问题- 创新性控制系统设计实践教学内容安排与进度：第一周：计算机控制系统概述第二周：控制系统硬件组成第三周：计算机控制算法第四周：控制系统仿真与设计第五周：实际案例分析与讨论教材章节及内容列举：第一章：计算机控制系统概述（涵盖教学内容1）第二章：控制系统的硬件与接口技术（涵盖教学内容2）第三章：计算机控制算法（涵盖教学内容3）第四章：控制系统的仿真与设计（涵盖教学内容4）第五章：计算机控制系统应用案例（涵盖教学内容5）三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以充分激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解计算机控制系统的基本概念、原理和算法等理论知识。
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。
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。
计算机控制系统课程设计
4.案例分析：
-分析计算机控制系统在工业生产、交通运输、医疗设备等领域的应用案例；
-讨论不同场景下控制系统的设计要点和解决方案。
5.课程设计任务：
-分组进行课程设计，根据任务书要求设计计算机控制系统；
-结合实际案例，自主选择控制器类型，完成控制系统设计。
-指导学生根据仿真和实验结果，对控制系统设计进行优化；
-探讨不同控制策略的优缺点，鼓励学生创新思维，提出改进方案。
3.小组讨论：
-鼓励学生以小组形式进行讨论，分享设计过程中的心得体会；
-分析各自设计的控制系统性能，比较不同设计方案的效果。
4.知识拓展：
-引导学生了解当前计算机控制系统领域的前沿技术和研究动态；
-引导学生结合实际应用场景，探索计算机控制系统的创新设计和应用。
4.教学评估：
-收集学生对课程设计的意见和建议，进行教学评估；
-分析评估结果，为后续课程设计和教学改进提供参考。
5.跨学科融合：
-强调计算机控制系统与其他学科领域的融合，如自动化、电子工程、机械工程等；
-鼓励学生拓宽视野，掌握跨学科知识，提升综合应用能力。
6.报告撰写与评价：
-指导学生按照规范撰写课程设计报告，包括系统设计、仿真分析、实验结果等；
-制定评价标准，对学生的课程设计成果进行评价和反馈。
3、教学内容
1.实践操作：
-组织学生进行实验室实践，实际操作计算机控制系统硬件设备；
-引导学生结合理论知识，调试和优化控制器参数，观察控制效果。
2.设计优化：
6.未来规划：
-与学生探讨计算机控制系统在未来的发展趋势和职业规划；
-鼓励学生树立长远目标，为未来从事相关领域工作做好准备。
计算机控制系统最小拍控制课程设计
计算机控制系统最小拍控制课程设计
计算机控制系统最小拍控制课程设计可以包括以下内容：
1. 课程介绍和基础知识讲解：介绍计算机控制系统最小拍控制的概念、基本原理和应用领域，讲解相关的基础知识，如性能指标、拍控制算法等。
2. 拍控制算法设计：讲解常用的拍控制算法，如PID算法、经典滑模控制算法等，介绍其原理和应用，以及控制参数的选取方法。
3. 拍控制系统建模与仿真：介绍拍控制系统的建模方法，如状态空间法、传递函数法等，讲解系统的稳定性分析和性能评估方法。
通过仿真软件或实验平台进行系统仿真，验证控制算法的有效性。
4. 实时拍控制系统设计：介绍实时拍控制系统的硬件平台选择与设计，如微处理器、嵌入式系统等，讲解实时操作系统的基本原理和应用。
通过案例分析或小组项目，设计并实现一个实时拍控制系统。
5. 系统性能优化：介绍拍控制系统的性能优化方法，如模型预测控制、自适应控制等，讲解参数整定和鲁棒性设计方法。
通过案例分析或小组项目，使用优化方法对实时拍控制系统进行改进和优化。
6. 实验和实践训练：组织实际的实验和项目，让学生通过实践
理解和掌握拍控制技术的应用和实施过程。
可以通过实验箱、传感器、执行器等硬件设备，进行实际的系统控制和调试。
7. 课程评估和考核：通过作业、实验报告、小组项目等方式进行课程评估和考核，评估学生对拍控制理论和应用的理解和掌握程度。
计算机控制系统课程设计报告
课程设计报告学生姓名:邱博学号：2学院:自动化工程学院班级:自动133题目:计算机控制系统指导教师：赵波，姜文娟职称: 副教授2016年6月27日目录1 题目背景及意义 (1)2 设计题目介绍 (2)2.1 设计要求 (2)2.2设计意义 (2)3 系统总体框架 (2)3.1 系统设计思路 (2)3.2 系统框架 (2)4 系统硬件设计 (3)4.1单片机部分 (3)4.1.1单片机引脚介绍 (3)4.1.2单片机的最小实现 (4)4.2 A/D转换电路 (5)4.2.1 芯片选择 (5)4.2.2 电路连接 (6)4.3 D/A转换电路 (6)4.4 模拟信号输入通道 (9)4.5 键盘模块 (10)4.6 数码管显示电路 (11)4.6 报警电路 (12)5 系统软件设计 (13)5.1主程序框图 (13)5.2键盘控制程序框图 (13)5.3数据转换程序框图 (14)5.4 显示程序框图 (15)5 结论 (17)参考文献 (18)1 题目背景及意义在自动控制系统的实际工程中，经常需要检测被测对象的一些物理参数，如温度、流量、压力、速度等，这些参数都是模拟信号的形式。
它们要由传感器转换成电压信号，再经A/D转换器变换成计算机能够处理的信号。
同样，计算机控制外设，如电动调节阀、模拟调速系统时，就需要将计算机输出的数字信号经过D/A转换器变换成外设能接受的模拟信号。
本次《计算机控制系统》课程设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个基于51单片机，A/D和D/A多种资源应用并具有综合功能的小系统的设计及编程应用，使我们不但能够将课堂上学到的理论知识及实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、等方面的知识进一步加深认识，同时在系统设计、软件编程、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。
帮助同学们增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，从而更好的掌握单片机的内部功能模块的应用以及A/D和D/A功能的实现。
计算机控制系统及技术课程设计方案
计算机控制系统及技术课程设计方案12020年4月19日课程设计报告( -- 年度第 2 学期>名称：计算机控制系统题目：嵌入式处理器技术及其应用发展院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：年月日2 2020年4月19日《计算机控制系统》课程设计任务书一、目的与要求1．经过本课程设计教案环节，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；32020年4月19日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软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2 文献资料的学习根据所选题目进行方案设计3 与指导老师讨论设计内容修改设计方案4 撰写课程设计报告5 课程设计答辩四、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；42020年4月19日4．要求设计报告规范完整。
计算机控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握计算机控制系统的基本原理、方法和应用，培养学生运用计算机技术分析和解决控制问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解计算机控制系统的基本概念、分类和特点；（2）掌握控制系统的数学模型建立和仿真方法；（3）熟悉常见控制器的设计方法和性能分析；（4）掌握计算机控制系统的实现技术和应用领域。
2.技能目标：（1）能够运用数学模型分析和解决计算机控制系统问题；（2）具备使用控制系统仿真软件进行仿真分析的能力；（3）能够根据实际需求设计合适的控制器，并分析其性能；（4）具备计算机控制系统设计和调试的基本技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对计算机控制系统的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、创新的精神，提高自主学习能力；（3）培养学生团队协作意识和沟通能力；（4）培养学生关注社会热点，将所学知识应用于实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制系统概述：计算机控制系统的定义、分类、特点和应用领域；2.控制系统的数学模型：控制系统数学模型的建立、仿真和分析；3.控制器设计方法：PID控制、模糊控制、神经网络控制等控制器设计方法；4.计算机控制系统实现技术：硬件选型、软件设计、系统调试等；5.计算机控制系统应用案例：工业生产、航空航天、生物医学等领域的应用实例。
三、教学方法为实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地传授理论知识，引导学生掌握基本概念和原理；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解计算机控制系统的应用和设计方法；3.实验法：学生进行实验，提高学生的动手能力和实际问题解决能力；4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作和沟通能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：配置合适的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计计算机控制技术课程设计一、引言随着科技的不断发展和进步，计算机控制技术在工业、交通、能源等领域的应用越来越广泛。
为了更好地理解和应用计算机控制技术，我们需要进行课程设计。
本文将围绕计算机控制技术课程设计的目的、任务和要求，以及设计方法和步骤进行详细阐述。
二、计算机控制技术计算机控制技术是利用计算机对工业过程进行自动控制的一种技术。
它以计算机为控制中心，通过数据输入、处理和控制输出，实现对工业过程的自动化控制。
计算机控制技术的主要内容包括控制系统设计、程序设计、数字信号处理等。
控制系统设计是计算机控制技术的核心，需要根据控制系统的要求，选择合适的硬件和软件，设计出高效、稳定的控制系统。
三、课程设计的目的和任务课程设计的目的在于通过实践，加深学生对计算机控制技术的理解和掌握，提高学生的编程能力、系统设计和调试能力。
课程设计的任务包括：1、设计并实现一个计算机控制系统，能够实现数据的采集、处理和控制输出；2、编写控制系统的程序，实现系统的自动化控制；3、对控制系统进行调试和测试，确保系统的稳定性和可靠性。
四、课程设计的要求课程设计的要求包括：1、设计出的控制系统应具有高效性、稳定性和可靠性；2、程序应具有良好的可读性和可维护性；3、测试数据应具有完整性和准确性。
五、设计方法及步骤课程设计的具体方法和步骤如下：1、确定控制系统的需求和分析；2、选择合适的硬件和软件，设计出控制系统的总体结构；3、编写控制系统的程序，实现数据输入、处理和控制输出；4、对控制系统进行调试和测试，确保系统的稳定性和可靠性。
六、总结通过本次课程设计，我们深入了解了计算机控制技术的核心内容和实现过程，掌握了控制系统设计、程序设计和数字信号处理等关键技术。
我们也发现了课程设计中存在的一些问题和不足之处，需要我们在后续的学习和实践中不断改进和完善。
希望通过本次课程设计，能够为我们在计算机控制技术领域的学习和实践打下坚实的基础。
计算机控制系统课程设计
《计算机控制》课程设计报告题目：超前滞后矫正控制器设计姓名:学号： 10级自动化2013年12月2日《计算机控制》课程设计任务书指导教师签字：系（教研室）主任签字:2013年11 月25 日1.控制系统分析和设计 1.1实验要求设单位反馈系统的开环传递函数为)101.0)(11.0(100)(++=s s s s G ，采用模拟设计法设计数字控制器,使校正后的系统满足：速度误差系数不小于100,相角裕度不小于40度，截止角频率不小于20.1.2系统分析（1）使系统满足速度误差系数的要求:()()s 0s 0100lim ()lim1000.1s 10.011V K s G s s →→=•==++（2）用MATLAB 画出100()(0.11)(0.011)G s s s s =++的Bode 图为:-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )101010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 0.828 dB (at 31.6 rad/s) , P m = 1.58 deg (at 30.1 rad/s)Frequency (rad/s)由图可以得到未校正系统的性能参数为： 相角裕度0 1.58γ=︒， 幅值裕度00.828g K dB dB =，剪切频率为:030.1/c rad s ω=, 截止频率为031.6/g rad s ω=（3）未校正系统的阶跃响应曲线0.20.40.60.811.21.41.61.82Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e可以看出系统产生衰减震荡. （4）性能分析及方法选择系统的幅值裕度和相角裕度都很小，很容易不稳定。
在剪切频率处对数幅值特性以-40dB/dec 穿过0dB 线。
如果只加入一个超前校正网络来校正其相角，超前量不足以满足相位裕度的要求，可以先缴入滞后，使中频段衰减，再用超前校正发挥作用，则有可能满足要求。
计算机控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计是计算机专业学生在学习过程中必不可少的一门重要
课程，通过这门课程的学习，学生能够掌握计算机控制系统的设计、实现和调试等能力。
在这门课程中，学生需要完成一个课程设计项目，来展示他们对于课程知识的掌握程度和实际应用能力。
首先，进行计算机控制系统课程设计时，需要明确设计的目的和要求，确定设
计的范围和内容。
在确定设计的范围和内容时，需要结合课程学习的知识和实际需求，确保设计的项目既符合课程要求，又具有一定的实用性和可行性。
其次，设计计算机控制系统时，需要考虑系统的整体架构和功能模块的设计，
合理划分系统的功能，确定各个模块之间的关系和通信方式。
在设计过程中，需要充分考虑系统的稳定性、可靠性和扩展性，确保系统能够正常运行和满足实际需求。
另外，设计计算机控制系统时，需要选择合适的硬件和软件平台，根据系统的
需求和性能要求选择合适的处理器、传感器、执行器等硬件设备，同时选择合适的编程语言和开发工具，设计和实现系统的控制算法和界面。
在完成设计后，需要进行系统的调试和测试，验证系统的功能和性能是否符合
设计要求，发现并解决系统中的问题和bug，确保系统的稳定性和可靠性。
总的来说，计算机控制系统课程设计是一项综合性的实践项目，需要学生充分
运用课程学习的知识和技能，设计和实现一个完整的控制系统，从而提升学生的实际应用能力和解决问题的能力，为日后的工作和学习打下良好的基础。
希望学生能够认真对待这门课程设计，努力完成设计项目，不断提升自己的能力和水平。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计计算机控制技术是一门涵盖计算机科学、自动控制和电子工程等多个学科的交叉学科。
它主要研究在计算机硬件、软件和通讯网络等方面，如何将现代计算机技术与自动控制技术相结合，实现自动化生产和智能化控制。
在计算机控制技术的课程设计中，学生需要掌握一些基本的技能和知识，如计算机系统结构、编程语言、算法和数据结构、数字信号处理、控制理论和实践等等。
下面将从几个方面介绍计算机控制技术的课程设计。
一、计算机系统结构计算机系统结构是计算机控制技术的基础，也是课程设计的重要内容之一。
学生需要掌握计算机系统中各个部件的功能和相互关系，如CPU、内存、硬盘、显卡、主板等等。
此外，学生还需要了解计算机系统的工作原理和组成结构，以及如何进行系统维护和管理。
在课程设计中，学生可以通过搭建计算机系统来加深对计算机系统结构的理解。
例如，学生可以选择一些常用的硬件和软件，如Intel 处理器、AMD显卡、Windows操作系统等，通过组装和安装来建立自己的计算机系统。
此外，学生还可以通过模拟器等工具来模拟计算机系统的工作过程，加深对计算机系统结构的理解。
二、编程语言编程语言是计算机控制技术中最重要的技能之一，也是课程设计的核心内容之一。
学生需要掌握一种或多种编程语言，如C、C++、Java等，以及编程语言的语法、数据类型、控制语句、函数等基本概念。
在课程设计中，学生可以选择一个合适的编程语言，完成一个小型的编程项目。
例如，学生可以设计一个简单的计算器程序，实现加减乘除等基本运算功能。
通过编程项目的实践，学生可以加深对编程语言的理解和掌握，提高编程能力。
三、算法和数据结构算法和数据结构是计算机控制技术中非常重要的概念和技能，也是课程设计的重要内容之一。
学生需要掌握常见的算法和数据结构，如排序算法、查找算法、链表、栈、队列等等。
在课程设计中，学生可以选择一个算法或数据结构，完成一个小型的程序设计项目。
例如，学生可以设计一个排序算法，实现对一组数据的排序。
计算机控制系统课程设计
基于单片机实现的电子密码锁一:电子密码锁的特点电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。
它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。
现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。
其性能和安全性已大大超过了机械锁，主要特点如下： 1.保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。
随机开锁成功率几乎为零。
2.密码可变。
用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可。
3.以避免因人员的更替而使锁的密级下降。
4.误码输入保护。
当输入密码多次错误时，报警系统自动启动，防止试探密码。
二.设计目标本次设计使用ATMEL公司的AT89C51实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：1.设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。
2.密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），锁打开后才能修改密码。
修改密3.码之前必须再次输入旧密码，在输入新密码。
4.报警、锁定键盘功能。
密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。
三.设计的具体体现1.系统概述电子密码锁的设计主要由三部分组成：4×4矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。
另外系统还有LED 提示灯，报警蜂鸣器等。
密码锁设计的关键问题1.密码输入功能：按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“－”向左移动一位。
2.密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的最后一位值，并清对应显示。
3.密码更改功能：将输入的值作为新的密码。
4.开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。
系统结构图一系统组成如图二所示系统主要由AT89C51(51系列)、六位位数码管、蜂鸣器、LED、4×4矩阵键盘、复位电路等组成。
系统可行性分析系统工作原理分析：使用AT59C51单片机、4×4矩阵键盘、LED、蜂鸣器等。
计算机控制系统课程设计
计算机控制系统 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机控制系统的基本原理，掌握控制系统的数学模型及分析方法；2. 掌握计算机控制系统的设计流程，包括系统建模、控制器设计、仿真与优化；3. 了解不同类型计算机控制系统的应用场景及性能要求。
技能目标：1. 能够运用控制理论对简单的计算机控制系统进行建模和分析；2. 学会使用相关软件工具（如MATLAB/Simulink）进行控制系统的设计与仿真；3. 能够根据实际需求，设计简单的计算机控制系统，并进行性能评估。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制系统及自动化技术的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生的团队协作意识，使其在项目实践中学会相互沟通、协作；3. 培养学生的创新意识和实际操作能力，使其具备解决实际问题的自信心。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学与实际操作，旨在培养学生的控制系统设计能力。
学生特点：学生具备一定的控制理论基础，但实际操作能力有待提高，对计算机控制系统设计具有好奇心和探索欲望。
教学要求：结合课本知识，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高其实际操作能力和创新能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 计算机控制系统基本原理- 控制系统概述- 计算机控制系统结构及特点- 控制系统性能指标2. 控制系统数学模型及分析方法- 线性系统数学模型- 非线性系统数学模型- 控制系统稳定性分析3. 计算机控制系统设计流程- 系统建模- 控制器设计方法（如PID控制、模糊控制等）- 仿真与优化4. 不同类型计算机控制系统应用- 工业控制系统- 机器人控制系统- 智能交通控制系统5. 控制系统设计实例分析- 简单控制系统设计实例- 复杂控制系统设计实例- 实际工程案例解析6. 软件工具应用- MATLAB/Simulink基本操作- 控制系统仿真与建模- 控制器参数优化教学内容安排和进度：第一周：计算机控制系统基本原理第二周：控制系统数学模型及分析方法第三周：计算机控制系统设计流程第四周：不同类型计算机控制系统应用第五周：控制系统设计实例分析及软件工具应用教材章节关联：教学内容与课本第1章至第5章内容紧密相关，涵盖控制系统基本概念、数学模型、设计方法、应用案例等，确保教学内容的科学性和系统性。
大学计算机控制系统 教案
大学计算机控制系统教案教案名称：大学计算机控制系统教学内容：该教学内容主要包括计算机控制系统的基础概念、PID控制系统原理、因果关系模型、模糊控制系统及其应用实例、控制系统稳定性分析等。
教学目标：1、了解计算机控制系统概念。
2、掌握PID控制系统原理。
3、熟悉因果关系模型，掌握应用方法和技巧。
4、了解模糊控制系统及其应用实例。
5、掌握控制系统稳定性分析方法。
6、实践运用所学知识，解决实际问题。
教学过程：1、授课法：首先给学生讲述控制系统的基本概念，比如说控制系统本质、开状系统和闭状系统、系统性能指标、系统组成结构等知识点，让学生对控制系统进行整体了解。
2、案例法：告诉学生一些业界典型的控制系统案例，比如载人飞行器控制、工业过程控制、机器人控制等。
通过案例的讲解，让学生能够理解控制系统的实际应用场景。
3、问题解决法：针对PID控制系统原理和因果关系模型进行详细讲解，让学生掌握相关的基本原理、数学模型和计算方法。
在讲解的过程中，教师不时出现问题以帮助学生理解和巩固所学知识点。
4、实例演练法：举例讲解模糊控制系统及其应用实例，通过实际运用案例演练的形式，让学生更加深入地了解模糊控制系统的原理和应用。
5、互动讨论法：针对控制系统稳定性分析，要求学生独立思考、分析，让其发表自己的观点和分析结果，教师再对学生们的分析结果进行深入讲解，并给学生提供一些思路性的问题，引导学生加深思考。
6、课堂练习法：在学完理论知识后，通过课堂练习巩固学生所学的控制系统知识，并进而运用所学知识解决实际问题。
教学方式：1、理论讲解：通过课堂授课的形式，讲解计算机控制系统的基本概念、PID控制系统原理、因果关系模型、模糊控制系统及其应用实例、控制系统稳定性分析等内容，使学生对该知识领域有一个全面的认识。
2、案例分析：选取典型的业界案例，让学生从实际应用中感受控制系统的作用和应用范围，从而使学生更好地理解所学知识。
3、互动讨论：通过引导学生进行互动讨论，相互交流所学知识和掌握方法，从而帮助学生更好地理解和巩固所学知识。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机控制技术的基本原理，理解计算机控制系统的工作流程。
2. 使学生了解计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的应用。
3. 帮助学生掌握计算机控制系统的硬件和软件设计方法。
技能目标：1. 培养学生运用计算机控制技术解决实际问题的能力。
2. 提高学生进行计算机控制系统编程、调试和优化的技能。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能够就计算机控制技术问题进行讨论和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制技术的兴趣，激发学生的创新意识。
2. 引导学生关注计算机控制技术在我国经济发展和社会进步中的作用，增强学生的社会责任感。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，树立正确的价值观。
课程性质分析：本课程为专业选修课，旨在让学生在掌握计算机控制技术基本原理的基础上，提高实际应用能力，培养学生的创新意识和团队合作精神。
学生特点分析：学生为高中二年级学生，具有一定的计算机基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力。
2. 案例教学，结合实际应用场景，提高学生的学习兴趣。
3. 加强课堂互动，鼓励学生提问、讨论，提高学生的参与度。
4. 注重过程性评价，及时了解学生的学习进度，调整教学策略。
二、教学内容1. 计算机控制技术基本原理：包括计算机控制系统的组成、工作原理和性能指标，涉及课本第二章内容。
- 计算机控制系统的组成与分类- 控制器、执行器和被控对象的作用及相互关系- 性能指标：稳定性、快速性、精确性等2. 计算机控制技术在各领域的应用：介绍计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的实际应用，结合课本第三章实例进行分析。
- 工业自动化控制- 医疗设备控制- 智能家居控制3. 硬件和软件设计方法：包括控制器硬件设计、编程环境搭建以及软件编程，涉及课本第四章和第五章内容。
- 控制器硬件设计：微控制器、接口电路等- 编程环境：C语言、汇编语言、开发工具等- 软件编程：控制算法、程序设计等4. 计算机控制系统编程、调试和优化：以实际项目为例，讲解编程、调试和优化方法，涉及课本第六章内容。
计算机控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计计算机控制系统课程设计是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，其主要目的是培养学生的计算机控制系统设计能力。
本文将从计算机控制系统的概念、课程设计的目的、设计流程、设计要点等方面进行阐述，帮助读者更好地理解和掌握这门课程。
一、计算机控制系统概念计算机控制系统是指采用计算机技术实现对物理系统、生产过程等进行控制的系统。
它是现代工业自动化的重要组成部分，能够提高生产效率、质量和安全性。
计算机控制系统包括硬件和软件两个方面，硬件部分包括传感器、执行器、控制器等，软件部分包括控制算法、编程语言等。
二、课程设计目的计算机控制系统课程设计的主要目的是培养学生的计算机控制系统设计能力。
通过课程设计，学生能够掌握计算机控制系统的基本原理和设计方法，熟练掌握计算机控制系统的软硬件环境，能够设计出符合实际应用的计算机控制系统。
三、设计流程计算机控制系统课程设计的设计流程一般包括以下几个步骤：1.需求分析：明确设计的目标和需求，确定系统的功能和性能指标。
2.系统设计：根据需求分析结果，确定系统的结构和组成部分，设计控制算法和控制策略，选择硬件和软件平台。
3.软件设计：编写程序代码，实现控制算法和控制策略，进行软件测试和调试。
4.硬件设计：选择传感器、执行器等硬件设备，进行电路设计和制作，进行硬件测试和调试。
5.系统集成：将软件和硬件部分进行集成，进行系统测试和调试。
6.系统应用：将设计的计算机控制系统应用于实际场景，进行实际测试和应用。
四、设计要点1.需求分析要充分：在需求分析阶段，要充分考虑实际应用场景的需求，确定系统的功能和性能指标，尽量避免遗漏或不准确的需求。
2.系统设计要合理：在系统设计阶段，要合理选择硬件和软件平台，设计控制算法和控制策略，确保系统的可靠性和稳定性。
3.软件设计要规范：在软件设计阶段，要编写规范的程序代码，注意程序的可读性和可维护性，进行软件测试和调试，确保软件的正确性和稳定性。
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《计算机控制系统》课程设计
双容水箱串级PID控制系统的设计与仿真
姓名：江洁非
班级：电气111
学号：201110231018
双容水箱串级PID 控制系统的设计与仿真
电气111 ，201110231018
江洁非
1、前 言：
双容水箱系统是较强代表性的工业对象，具有非常重要的研究意义和价值，通过改变其阀门的关闭或打开状态可构成灵活多变的对象，如一阶对象、二阶对象等。
同时也是典型的非线性、时延对象，通过其可进行非线性系统的辨识和控制等相关研究。
可构成单回路控制系统、串级控制系统、复杂过程控制系统等，可为各种控制系统的研究提供参考依据。
双容水箱系统的控制主要通过计算机来完成，可由计算机编程实现各种控制算法来对水箱系统进行控制，为控制算法的研究提供了良好的试验平台。
可在控制过程中改变组合的状态，从而模拟故障，这也为故障诊断的研究提供了研究对象和试验平台。
2、研究的原理
2.1、双容水箱数学模型
双容水箱系统构成如右图所示，由上水箱、下水箱串联在一起，水首先进入上水箱，然后通过阀R1流入下水箱，再通过阀R2从下水箱中流出。
流入量Q0由变频器控制泵来调节，流出量Q2由用户改变。
被控量为下水箱的水位h2。
由物料平衡方程可得：
上水箱：()1
01
11Q Q A dt
dh -=
下水箱：()2
12
21Q Q A dt
dh -=
其中A1、A2分别为上下两容器截面积，u Q k 0= ，,,2
22111R h
Q R h Q ==R1、R2为两阀门线性化水阻。
整理上述各式得：()
)()()
()
(d 222212
222
1t u kR t h dt
t dh T T dt t h T T =+++ 其中：222111,R A T R A T == 两边作拉氏变换得：
()()11)
()s (212
2++=
s T s T kR s U H
加上纯滞后环节后：
()()s e s T s T kR s U H τ-++=11)
()s (212
2 2.2、双容水箱PID 控制原理
PID 控制是最早发展起来算法简单、鲁棒性好和可靠性高的控制策略之一，被广泛应用于工业过程控制。
PID 控制器就是采用比例（Ｐ）、积分（Ｉ）、微分（Ｄ）的规律来调节系统响应的自动控制器。
它根据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成的偏差信号e(t)将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
其数学模型可表示为：
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡++
=⎰dt t de T t d t e T t e K t D t
P )()()(1
)()(u 01 (9) (9)式中u(t)为控制器的输出；e(t)为控制器的输入；Kp 为控制器的比例系数；
T1为控制器的积分时间；TD 为控制器的微分时间。
比例作用能及时成比例地反应控制系统的偏差信号，起快速调节作用，迅速克服偏差。
系数Kp 越大，系统的响应速度越快，但可能产生超调和振荡，甚至导致系统的不稳定；如果Kp 取值较小，则会降低调节精度，响应速度缓慢，延长调节时间，系统动、静态特性变坏。
积分作用可保证被控量在稳态值，当TI 较大时，则积分作用较弱，系统的过渡过程不易产生振荡，但是消除偏差所需的时间较长；当TI 较小时，则积分作用较强，这时系统过渡过程中有可能会产生振荡，但消除偏差所需的时间较短。
微分作用的主要是改善闭环系统的稳定性和动态响应的速度，其作用强弱由微分时间常数TD 决定。
2.3、串接PID 控制的实现
r1 r2=m1 c2 c1
图2
串级计算机控制系统的典型结构如上图所示，系统中有两个PID 控制器，包围副调节器传递函数的内环称为副回路。
包围主调节器传递函数的外环称为主回路。
主调节器的输出控制量m1作为副回路的给定量r2.
串级控制系统的计算机顺序是先主回路(PID1),后副回路(PID2)。
控制方式有两种：一种是异步采样控制，即主回路的采样控制周期T1是副回路采样控制周期T2的整数倍。
这是因为一般串级控制系统中主控对象的响应速度慢、副控对象的响应速度快的缘故。
另一种是同频采样控制，即主、副回路的采样控制周期相同。
这时，应根据副回路选择采样周期，因为副回路的受控对象的响应速度较快。
串级控制的主要优点： （1）、将干扰加到副回路中，由副回路控制对其进行抑制；
（2）、副回路中参数的变化，由副回路给予控制，对主控制器的影响大为减弱；
（3）、副回路的惯性由副回路给予调节，因而提高了整个系统的响应速度。
3、原理的应用仿真
按照数学模型，忽略两个水箱之间的相互影响，主、副对象的传递函数为：
1
2468656.0）s （792+=
-s e G s
1
2.33534.1）s （151+=
-s e G s
3.1、单闭环PID 控制系统的设计
打开matlab 建立如图３所示的simulink 模型。
PID 参数以衰减曲线法整定。
控制系统中控制器参数设置成Kp 作用，使系统投入运行，逐渐把比例度δ从大逐渐调小，直至出现4:1衰减过程曲线。
图3
在simulink 中，把反馈连线断开，“KI ”和“KD ”都置为“0”，“Kp ”的值从大到小进行试验，每次仿真结束后，观察输出，获取系统4:1衰减振荡曲线。
PI 控制整定时，比例放大系数KP ＝2.1666，积分时间常数TI ＝494.5，则KI ＝0.00438，输入“KP ”、“KI ”，将“KD ”置为０，运行系统，双击“scope ”得到如图４所示的结果，得到PID 控制时系统的单位阶跃响应。
图4
3.2、串级PID 控制系统的设计
先主回路开环，建立的simulink 框图如图５所示。
当KP ＝18时，副回路阶跃响应如图６所示。
图5
图6
此时从图６可以看出衰减比约为4:1，进入主回路闭环状态，取Kp ＝0.28整定主控制器，此时的simulink框图如图７所示。
调节主调节器，当Kp1＝7，将主回路闭环的条件下重新整定副控制器参数，当Kp＝0.28，Kp1=7,KI＝0.01815时，反复试验调节，系统阶跃响应如图8所示。
此时系统的阶跃响应比较理想，也即整定的主回路的参数比较合适。
图7
图8
由图8可知，上升时间Ts=400s,超调量M=34.63%，系统经过两次震荡后趋于稳定，系统静态误差小于0.03，均满足要求。
3.3、串级控制系统和单闭环控制系统的比较
如图9将串级控制系统和单闭环控制系统的simulink模型搭建在一起，并在同一示波器scope1显示其阶跃响应曲线如图10：
图9
图10（紫色为单回路，黄色为串级控制）
由图10可作出下表：
表１系统采用单回路控制和串级控制的对比
由图10和表1分析可得：串级系统缩短了调节时间，提高了系统的快速性，减小了超调量提高了准确性。
4、结论
本研究的收获，研究的意义，研究的应用，原理与技术的今后发展。
通过以上理论分析和实验结果，可得出如下结论：
（1）、在上述双容水箱的控制系统中，副回路的惯性由副回路给予调节，提高了整个系统的响应速度。
（2）、控制系统由主回路和副回路双闭环构成，副回路的变化对主回路影响较小，可先调副回路的pid再调整个系统。
（3）、当中间变量能够被检测出来，而控制性能又要求很高时，或当副对象具有很大的滞后时，采用串级控制是非常有效的控制手段。
（4）、在实际中，一般单回路控制方案质量达不到要求时，采用串级控制方法是很有效的控制手段。
5、参考文献
[1]李华、范多旺《计算机控制系统》机械工业出版社；2007.4（2013.1重印）
[2]郭阳宽、王正林《过程控制工程及仿真》电子工业出版社；2009.4
[3]施伟锋、李妮娜《计算机控制系统实验手册》上海海事大学印刷；2014.9
[4]周毅钧、王传礼、伍广、李雪斌《双容水箱实验教学系统设计仿真》淮南职业技术学院报；2013年第4期第13卷
[5]王锦标、方崇智《过程计算机控制》清华大学出版社; 第1版(2005年9月1日)。