水利与能源动力工程学院课程设计报告题目：数字PID控制系统设计（IV）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1102姓名：奥巴马学号：1117888888第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称数字PID控制系统设计（IV）积分分离二、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：带积分分离的增量型PID控制。3.控制算法仿真：在simulink中建立控制系统仿真图，编写S-function,对算法进行仿真。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：4.PID参数整定，带有积分环节的对象用扩充临界比例度法，无积分环节的对象用扩充响应曲线法。5.对象输出端加上扰动：扰动可选择小幅度正弦信号、小幅度阶跃信号、小幅度的脉冲信号。扰动的出现时刻选择在系统进入稳态后的适当时刻。6.对采样信号加上滤波算法。算法可选择滑动平均值法，复合滤波，惯性滤波等。7.simulink仿真采用ode4定步长，仿真步长可取0.1-1ms。采样周期可取20-100ms，由实验结果确定。8.S-function的函数名由各人姓名拼音缩写+学号后3位数组成。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.simulink控制系统仿真能正确运行。2.正确整定PID参数后，系统阶跃响应超调<10%，调节时间尽量短。3.对比有滤波与无滤波时，扰动对系统的影响。六、进度安排序号内容天数1布置任务，熟悉课题要求2总体方案确定，硬件电路设计3学习matlab及simulink的使用，研读范例程序14控制算法设计15Simulink编程，调试16仿真实验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．课程设计的目的和设计的任务。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原理图（含被控对象），电路的工作原理。5．控制算法原理与控制器设计。6.Simulink仿真图及S-function的算法实现说明。7．实验结果及其分析。8．电路设计、仿真调试中遇到的问题及解决方法。9．体会。第二部分课程设计报告目录TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l"_Toc1790"1课题简介PAGEREF_Toc17907HYPERLINK\l"_Toc27244"课题的目的PAGEREF_Toc272447HYPERLINK\l"_Toc11620"课题的任务及要求PAGEREF_Toc116207HYPERLINK\l"_Toc6054"2数字PID控制系统设计（IV）方案设计PAGEREF_Toc60548HYPERLINK\l"_Toc3728"控制系统总体介绍及系统框图PAGEREF_Toc37288HYPERLINK\l"_Toc23341"闭环工作原理PAGEREF_Toc233418HYPERLINK\l"_Toc10743"3数字PID控制硬件电路设计PAGEREF_Toc107439HYPERLINK\l"_Toc1446"A/D转换单元PAGEREF_Toc14469HYPERLINK\l"_Toc10399"D/A转换单元PAGEREF_Toc1039910HYP