大林算法控制系统设计

. 扬州大学能源与动力工程学院

课程设计报告

题目：大林算法控制系统设计

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

大林算法控制系统设计

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：大林控制算法。

3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、大林算法控制程序、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

0.5 1.5(),

()(1)(0.81)

(1)(0.41)

s s

G s e G s e s s s s --=

=

++++8

8

10.5(),

()(0.81)(0.41)(0.41)(0.51)

s s

G s e G s e s s s s --==++++5

8

1.52(),

()(1)(0.21)

(0.81)(0.21)

s s G s e G s e s s s s --=

=

++++

5

5

12(),

()(0.81)(0.31)

(0.81)(0.21)

s s G s e G s e s s s s --=

=

++++

4. 对象的纯延迟环节s

e

τ-用软件通过数组单元移位实现。

5. 定时中断间隔选取50ms ，采样周期T 要求既是采样中断间隔的整数倍，又满足(0.21)T τ=-。。

6. 闭环系统时间常数T τ按11~23⎛⎫

⎪⎝

⎭的被控对象最大时间常数选择。 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. 有振铃和消除振铃的系统阶跃输出和控制器。

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 课程简介 (7)

1.1程设计目的 (7)

1. 2程设计内容 (7)

1.3程设计要求 (7)

2 方案设计．................................................................................ (8)

2.1控制系统整体方案 (8)

2.2控制系统闭环工作原理 (8)

3 大林算法硬件电路设计 (8)

3.1A/D采样电路 (8)

3.2 D/A输出电路....................................... ... ... ... ... ... (10)

3.3给定对象硬件电路设计 (11)

3.4总硬件图................................ ... . (11)

4 控制算法设计 (11)

4.1控制算法的原理 (12)

4.2计算机实现的计算机推导公式 (12)

4.3采样周期 (13)

5 软件编程设计． (13)

5.1 主程序与中断流程图 (13)

5.2 部分控制程序代码 (14)

6 实验结果与分析． (17)

7 小结与体会．............................................................... (17)

参考文献． (18)