大林算法控制系统设计

1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：2第一部分任务书3《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：5100.51.5(),()(1)(0.81)(1)(0.41)ssGseGsessss8810.5(),()(0.81)(0.41)(0.41)(0.51)ssGseGsessss581.52(),()(1)(0.21)(0.81)(0.21)ssGseGsessss5512(),()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)ssGseGsessss44.对象的纯延迟环节se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。。6.闭环系统时间常数T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、进度安排序号内容天数1布置任务，熟悉课题要求0.52总体方案确定，硬件电路设计1.53熟悉实验箱及C语言开发环境，研读范例程序，14控制算法设计15软件编程，调试16实验17总结，撰写课程设计报告1七、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。5第二部分课程设计报告6目录1课程简介……………………………………………………………………………………..71.1程设计目的....................................................................................................................71.2程设计内容....................................................................................................................71.3程设计要求.....................................................................................................................72方案设计．.............................................................................................................................82.1控制系统整体方案............................................................................................................82.2控制系统闭环工作原理....................................................................................................83大林算法硬件电路设计……………………………………………………………………83.1A/D采样电路....................................................................................................................83.2D/A输出电路……………………………….....................………......……………...103.3给定对象硬件电路设计..................................................................................................113.4总硬件图........................................................................................................................114控制算法设计............................................................................................................................114.1控制算法的原理.................................................................................................................124.2计算机实现的计算机推导公式.........................................................................................124.3采样周期..............................................................................................................................135软件编程设计．...........................................................................................................................135.1主程序与中断流程图..........................................................................................................135.2部分控制程序代码..............................................................................................................146实验结果与分析．.......................................................................................................................177小结与体会．..............................................................................................................................17参考文献．....................................................................................................................................1871、课题简介1.1课题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课题内容设计以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、大林算法控制程序、D/A输出程序等。1.3课题要求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.选择被控对象：T,e)s.)(s.()s(Gs.5015014084.对象的纯延迟环节se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。6.闭环系统时间常数T按11~23的被控对象最大时间常数选择。82.大林算法控制系统方案设计2.1控制系统总体介绍)(rt)(teD(Z)U(Z)seTs1G(S)C(T)-图2.1-1大林算法设计的闭环控制系统方框图大多数工业对象具有较大的纯滞后时间，可以近似用一阶或二阶惯性环节加纯滞后环节来表示，其传递函数为一阶对象：NT,esTK)sG(s11，二阶对象：NT,e)sT)(sT(K)s(Gs1121,大林算法的设计目标是使整个闭环系统所期望的传递函数Φ（s）相当于一个纯滞后环节和一个惯性环节相串联，即NT,esT)s(s11τΦ，并希望整个闭环系统的纯滞后时间和被控对象的纯滞后时间相同。其中为闭环系统的时间常数，纯滞后时间与采样周期T有整数倍关系，（N=1,2﹒﹒﹒﹒）。2.