微机控制课程设计

微机控制课程设计报告微机控制课程设计报告 学学 号号 姓姓 名名 班班 级级 专专 业业 自动化自动化 学学 院院 机械与电子工程学院机械与电子工程学院 指导老师 时间 2013 年 11 月 25 日 目录目录 一、 实验目的 3 二、实验设备 3 三、实验要求 3 四、实验内容 3 一）算法仿真部分. 4 4.1 .1 ZN 法整定 4 4.1.2 ZN 法 pid 仿真图 . 4 4.1.3 临界比例度法 6 4.1.4 衰减曲线法 9 4.1.5 串级控制研究 10 4.1.6 前馈-反馈控制 11 二）硬件调试部分. 12 4.2.1 电阻温度炉的温度控制系统 12 4.2.2 步进电机 16 4.2.3 电阻温度炉的温度控制系统 18 五、实验心得 21 一、一、 实验目的实验目的 1、 设计软件程序及其控制算法，并能调试运行。 2、 熟悉各种算法并能仿真出来。 3、 完成硬件电路设计并调试出来。 二、实验设备二、实验设备 1、 装有 MATLAB 仿真软件的电脑一台。 2、 数据线若干。 3、 各种硬件设备。 三、实验要求三、实验要求 1.做出硬件电路结构图 做出系统的硬件电路图及其相关电路设计。 2.完成系统的软件设计 写出系统的控制算法，完成系统的软件流程图与软件程 的设计。 3.程序联机调试 叙述出该程序的运行结果，并与设计要求进行比较。 4.系统仿真 完成系统的控制模型，并能以 Matlab 仿真研究。 5.设计中的心得体会及建议。 四、四、实验内容实验内容 一）算法仿真部分一）算法仿真部分 4.1 .1 ZNZN 法整定法整定 系统的开环传递函数 s e s s 180 0 1360 8 G   ，，试采用 ZN 法整定法 计算系统的 P、PI、PID 控制器的参数，并绘制整定后系统 的单位阶跃响应曲线。 参数整定表格如下 比例度 Ti Td P ⁄ 0 PI ⁄ ⁄ 0 PID ⁄ 4.1.2 ZN 法法 pid 仿仿真图真图 4.1.3 临界比例度法临界比例度法 系统的开环传递函数 51s 1 G 0   ss s，，试采用临界比例度法 整定法计算系统的 P、PI、PID 控制器的参数，并绘制整定 后系统的单位阶跃响应曲线。 参数整定表格如下 类型 K Ti Td P k 0 PI 2.2 k 0.83Tk 0 PID 1.7 k 0.5Tk 0.25Tk 4.1.4 衰减曲线法衰减曲线法 系统的开环传递函数 321s 6 G 0   ss s ）（ ，，试采用衰减曲线 法整定法计算系统的 P、PI、PID 控制器的参数，并绘制整 定后系统的单位阶跃响应曲线。 参数整定表如下 类型 比例度 Ti Td P 0 PI 1.2 0.5Ts 0 PID 0.8 0.3Ts 0.1TS 4.1.5 串级控制研究串级控制研究 设主控对象为 2 44 01 125 25.1 G    s e s s ，副控对象为 112 G 4 02    s e s s ，采 用串级控制方式，选择主副对象的控制策略，整定 PID 控制 参数，绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线，比较串级回路 相对于单回路控制的优点，同时验证串级控制在抗干扰中的 作用（一次干扰和二次干扰的幅度值均取输入信号幅值的 0.3 倍） 。 4.1.6 前馈前馈-反馈控制反馈控制 设控 制 回路 的 对象 110125 G 8 0    ss e s s ， 扰动 过 程对 象 12516 5 8    ss e sG s n ，采用前馈-反馈控制，扰动端施加 30 的输入信号时系统输出的响应，比较前馈控制在抑制扰动时 的特点。 二）硬件调试二）硬件调试部分部分 4.2.1 电阻温度炉的温度控制系统电阻温度炉的温度控制系统 整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机 和 A/DD/A 卡组成，主要完成温度采集、PID 运算、产 生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大， 同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。炉温控制的基 本原理是改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端 的有效电压，有效电压的可在 0～140V 内变化。可控硅的 导通角为 0～5CH。温度传感是通过一只热敏电阻及其放 大电路组成的，温度越高其输出电压越小。 外部 LED 灯的亮灭表示可控硅的导通与闭合的占空 比时间，如果炉温温度低于设定值则可控硅导通，系统加 热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。 选择合适的控制算法，使系统达到控制要求。 调