计算机控制系统原理课程设计文档格式.docx
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五、进度安排
序号
容
天数
1
布置任务,查阅资料
0.5
2
总体方案确定,硬件电路设计
1.5
3
熟悉实验箱及C语言开发环境,研读例程序,
4
控制算法设计
5
软件编程,调试
6
实验
7
总结,撰写课程设计报告
六、课程设计报告容:
总结设计过程,写出设计报告,设计报告具体容要求如下:
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。
七、参考文献
(列出你所利用的参考文献。
格式参见下。
)
[1]于海生主编,微型计算机控制技术,:
清华大学,1999
[2]艳兵等编著,计算机控制技术,:
国防工业,2008
[3]毅刚主编,单片机原理及应用,:
高等教育,2004
[4]涛编著,单片机应用及C51程序设计,:
机械工业,2008
[5]楼然苗,光飞编著,单片机课程设计指导,:
航空航天大学,2007
第二部分
课
程
设
计
报
告
1、课题简介1
1.1课程设计容1
1.2课程设计要求1
2、方案设计1
2.1设计步骤1
2.2控制系统总框图及系统工作原理1
3、硬件电路设计2
3.1被控对象设计2
3.2硬件电路原理图2
4、控制算法设计3
5、软件编程设计5
5.1流程图设计5
5.2程序设计5
6、实验结果分析8
7、总结9
参考书目9
1、课题简介
1.1课程设计容
89C51最小系统加上模入电路ADC0809和模出电路TLC7528;
最少拍控制。
1.2课程设计要求
2.被控对象
3.设计无纹波最少拍控制器。
5.滤波方法可选择平均值法,中值法等。
2、方案设计
2.1设计步骤
先进行硬件设计,根据Gz改造被控对象
进行最少拍控制算法计算
读例程序,画出流程图,进行修改
调试实验结果
2.2控制系统总框图及系统工作原理
图2-1系统总框图
误差E=R-C经运放运算得到,并由模数转换器采集。
最少拍控制算法由软件程序和单片机实现。
输出U经数模转换器和零阶保持器转换成模拟信号送至被控对象。
被控对象由两只运放及阻容元件构成。
3、硬件电路设计
3.1被控对象设计
被控对象
由两只运放及阻容元件构成。
积分部分C=4uF,R=250k
惯性部分R1=25k,R2=200k,C=1uF
图3-1被控对象设计
3.2硬件电路原理图
图3-2系统电路图
4、控制算法设计
被控对象传递函数
根据香农采样定理,选择采样周期T=0.1s
零阶保持器的传递函数为
对被控对象带零阶保持器进行Z变换,得:
由该式可知:
其中D为采样周期纯滞后环节的个数,
q=2为单位速度输入,
ω为G(z)中零点的个数,
v为G(z)中不稳定极点的个数,
j为G(z)在单位圆上极点的个数
故Φe(z)和Φ(z)可设为
又
所以有
解得
所以
5、软件编程设计
5.1流程图设计
图5-1系统流程图
5.2程序设计
#include<
reg51.h>
absacc.h>
math.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineADC_7XBYTE[0x0600]
#defineDAC_1XBYTE[0x0640]
sbitstr=P1^7;
定义A/D启动信号
sbitDIN0=P1^0;
声明同步信号
uintdatatime;
声明变量,用于定时
uchardatat0_h,t0_l;
用于存储定时器0的初值
intTK=10;
声明采样周期=TK*10ms
intTC;
TC的变量
floatKK0=7.8;
系数
floatKK1=-9.366;
floatKK2=2.809;
floatKK3=0;
floatPP1=-0.332;
floatPP2=-0.668;
floatPP3=0;
charUK;
当前时刻DA的输出
charEK;
当前时刻的偏差
charUK_1,UK_2,UK_3,EK_1,EK_2,EK_3;
前三次采样时刻的控制量和偏差
voidmain(void)
{
TMOD=0x01;
time=10;
定时10ms
t0_h=(65536-500*time)/256;
计算定时器0初值
t0_l=(65536-500*time)%256;
t0_l=t0_l+20;
修正因初值重装而引起的定时误差
TH0=t0_h;
TL0=t0_l;
IT1=1;
边沿出发中断
EX1=1;
开外部中断1
ET0=1;
开外部中断0
TR0=1;
启动定时器
TC=1;
DAC_1=0x80;
DA清零
UK=UK_1=UK_2=UK_3=0;
EK=EK_1=EK_2=EK_3=0;
EA=1;
开总开关
while
(1);
}
voidint1()interrupt2using2
{floati,j;
DIN0=1;
读取输入前,先输出高电平
if(DIN0)判断同步信号是否到达
{
EK=EK_1=EK_2=EK_3=0;
DAC_1=0x80;
DA输出零
TC=1;
}
else
TC--;
判断采样周期是否到达
if(TC==0)
{
EK=ADC_7-128;
采样当前的偏差值,并计算偏差的变化量
i=EK*KK0;
i=i+EK_1*KK1;
i=i+EK_2*KK2;
i=i+EK_3*KK3;
j=UK_1*PP1;
j=j+UK_2*PP2;
j=j+UK_3*PP3;
i=i-j;
if(i>
0)判断是否溢出
if(i>
=127)
UK=127;
else
UK=(char)i;
}
else
if(i<
-128)
UK=-128;
}
DAC_1=UK+128;
DA输出控制量
UK_3=UK_2;
控制量地推
UK_2=UK_1;
UK_1=UK;
EK_3=EK_2;
偏差递推
EK_2=EK_1;
EK_1=EK;
TC=TK;
采样周期变量恢复
}
voidTimer0()interrupt1using1
{
str=!
str;
6、实验结果分析
首先利用MATLAB仿真,仿真图及结果如图6-1
图6-1MATLAB仿真图
图6-2仿真结果
使用实验箱做仿真时得到的仿真结果为图6-3
图6-3实验箱仿真结果及数字控制器输出结果
从仿真结果来看,调节之后的电路可以两拍跟踪斜坡输入信号,MATLAB仿真结果没有任何纹波,但是在实验箱上仿真时出现了纹波,后期出现了不稳定的偏差,原因是实验箱上的电阻电容原件并不是非常精确的数值,在做G(s)的参数时有偏差,因此会出现上述结果。
7、总结
参考书目
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 计算机控制 系统 原理 课程设计