软件综合设计报告..docVIP

软件综合设计（分散）报告 姓名：丘瑶瑶 班级：自动化1001班 学号：100900404 目录 设计目的…………………………….3 设计内容………………………….....3 设计思想 数字PID及其算法…………………………………….3 离散控制系统的数学描述…………………………….5 界面简介……………………………6 各模块程序介绍及调试结果 程序介绍……………………………………………….7 调试结果展示…………………………………………11 调试中遇到的问题……………………………………14 心得体会…………………………14 程序代码…………………………15 设计目的 通过本课程设计实习，使学生在下列方面有所了解和提高： 掌握Visual Basic进行程序设计的基本思路和方法 能利用Visual Basic编程实现简单的任务 结合控制系统理论用VB进行计算机控制仿真 设计内容 对一阶系统实现PID算法控制并进行仿真，具体功能如下： 基本要求：实现PID算法和一阶系统差分方程仿真，PID算法中的四个参数和一阶系统的参数都可以通过菜单进行设定，系统对阶越函数的响应以图形方式实时显示在窗口中。 附加功能：将系统的时间响应数据保存到数据库中，具体应包括下列属性：时间，输出值。将系统的历史响应重现。使用Teechart控件作为显示输出。 设计思想 数字PID及其算法 在模拟系统中，PID算法的时域表达式为 （1） 式中 P(t)：调节器的输出信号 e(t)：调节器的偏差信号，等于给定值与测量值之差 ：调节器的比例系数 ：调节器的积分时间 ：调节器的微分时间 计算机控制是一种采样控制，只能根据采样时刻的偏差来计算控制量。因此，在计算机控制系统中，必须对上进行离散化处理，用数字形式的差分方程代替连续系统的微分方程，此时积分项和微分项可用求和及增量式表示： （2） （3） 将式（2）、（3）代入式（1），则可得到离散的PID表达式： （4） 式中：采样周期。若使系统的精度足够高，则T应该尽量小。 ：第k次采样时的偏差值； ：第（k－1）次采样时的偏差值； k：采样序号， ：第k次采样时调节器的输出 由于（4）的输出值与阀门开度的位置一一对应，因此，通常（4）称为位置型PID的位置控制算式。 由（4）可以看出，要想计算，不仅需要本次与上次的偏差信号和，而且还要在积分项中把历次的偏差信号进行相加，即，这样，不仅计算繁琐，而且为保存还要占用很多内存。为此，作如下改动。 根据递推原理，可写出（k-1）次的PID输出表达式： （5） 用式（5）减去（4），可得： （6） 式中 ：积分系数 ：微分系数 式（6）称为增量式PID控制算式。 增量型PID算法的算式为： （7） 设 所以： 2.离散控制系统的数学描述 设系统为一阶惯性环节，系统的传递函数为： 其微分方程为： （9） 差分方程和微分方程在形式上有一定的相似之处，设时间间隔T足够小，当时，可有： 于是式（9）可写成： 经整理后，得： （10） 在T足够小的条件下，微分方程（9）可以近似成差分方程（10），T值越小，则近似得越好。 界面简介 1.TeeChar控件的使用 TeeChar是第三方插入控件，用来绘画图形。点击就可在工程界面显示一个如上图所示的TeeChar界面 2.参数设定.yy 可在参数设定.yy模块中输入PID参数KP、KI、KD以及一阶系统参数T、T1，按“SURE”键则可将参数导入工程。 3.查询状态模块 在查询状态模块中的“起始时间”、“终止时间”输入图像显示的范围。 各模块程序介绍及调试结果 各模块程序介绍 1.离散PID表达式：将其用VB语言表示为： Private Function PIDCalc(ByRef pp As PID, ByVal NextPoint As Double) ;ByRef是引用参数,ByVal是传递值。 Dim dError As Double Dim Error As Double ；定义dError、Error两个变量为Double型 Error = pp.SetPoint - NextPoint 偏差 pp.Sum