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课程设计报告书
题目：计算机控制技术课程设计
学 院 自动化科学与工程学院
专 业 自动化
学生姓名 饶得晨
学生学号 201430582153
指导教师 刘伟东
课程编号 146042
课程学分 1.0
起始日期 2017.6.2
教
师
评
语
教师签名：
日期：
成
绩
评
定
备
注
目录
TOC \o "1-3" \h \z \u 一、选题背景 1
二、方案论证 2
2.1控制对象的分析与说明 3
2.2系统设计的一般步骤和要点 4
三、过程论述 5
3.1理论基础 5
3.1.1计算机控制系统结构图 5
3.1.2硬件结构图 5
3.1.3设计方案 6
3.1.4器件选型 6
3.1.5电桥电路 7
3.1.6放大环节 8
3.1.7滤波电路 9
3.1.8 A/D转换器 9
3.1.9 D/A 转换电路 10
3.1.10复位和晶振电路 11
3.1.11加热电压电路 11
3.2系统结构模型 12
3.3各部分程序流程图 13
3.3.1主程序与中断服务程序 13
3.3.2达林算法控制程序 14
3.3.3采样程序 15
四、结果分析 16
4.1 θ=0时数字调节器D(z)的实现 16
4.1.1无控制作用下系统伯德图 16
4.1.2最少拍下调节器函数 17
4.1.3最少拍下系统伯德图 18
4.1.4单位阶跃响应下系统输出 19
4.1.5施加阶跃干扰信号 21
4.1.6施加随机信号影响 22
4.2 θ=T/2时数字调节器D(z)的实现 23
4.2.1无控制作用下系统伯德图 23
4.2.2达林算法下调节器函数 25
4.2.3达林算法下系统伯德图(未加增益) 26
4.2.4达林算法下系统伯德图(加增益) 28
4.2.5单位阶跃响应下系统输出 29
4.2.6施加阶跃干扰信号 30
4.2.7施加随机信号影响 31
4.3软件实现 33
4.3.1当θ=0时 33
4.3.2当θ=T/2时 33
五、课程设计总结 35
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选题背景
技术要求：
针对一个具有纯滞后的一阶惯性环节
的温度控制系统和给定的系统性能指标：
工程要求相角裕度为30°～60°，幅值裕度>6dB
要求测量范围-50℃～200℃，测量精度0.5％，分辨率
书面设计一个计算机控制系统的硬件布线连接图，并转化为系统结构图；
选择一种控制算法并借助软件工程知识编写程序流程图；
用MATLAB和SIMULINK进行仿真分析和验证;
对象确定：K=10*log(C*C-sqrt(C)), rand(‘state’,C),T=rand(1),
考虑θ=0或T/2两种情况。
C为学号后3位数，如C=325，K=115.7，T=0.9824，θ=0或0.4912进行可靠性和抗干扰性的分析。
指导思想：
本文以一个具有纯滞后的一阶惯性环节的系统为研究对象，通过对纯滞后一阶惯性环节控制指标的分析来确定对象的系统构成和控制方案。这里采用的设计方案是先确定纯滞后一阶惯性环节的温度计算机控制系统的硬件组成，再进一步设计其控制算法，最后通过matlab仿真对所设计的系统进行验证。
系统的结构较简单，实施容易。对温度的控制，采用8051单片机组成的控制系统。在算法方面，采用最小拍设计和达林算法。最少拍即让控制器的输出在最少的采样周期内达到无静差的稳定状态；而达林算法则是针对多数工业过程具有纯滞后特性，解决时常规PID控制的难题，能使被控对象输出没有超调量或超调量很小。在用matlab仿真方面，针对系统的设计分为和两部分。考虑到可能出现的干扰，设计中分别对阶跃干扰和随机干扰进行验证。
方案论证
根据自定的系统及指标，该任务是针对一个特定的控制对象进行可靠性和稳定性控制，可选取实际生活中常见的温度为控制对象；
该任务只需要一个控制对象进行可靠性和抗干扰性分析时设定随机干扰量，观察仿真图形和性能，故可以选取简单回路控制系统模型进行设计；
硬件设计过程采取分步设计，由局部到整体，主要有温度检测模块、输入通道部分、输出通道部分、接口扩展部分、晶振和复位电路模块、调压触发电路、数