二阶对象控制系统的设计（PC机）.docVIP

 PAGE 36 摘要： 计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。通信与网络技术、微电子技术的高速发展,给计算机控制技术带来了巨大的变革。人们利用这种技术可以完成常规控制技术无法完成的任务，达到常规控制技术无法达到的性能指标。 本次二阶对象控制系统就是采用通过用户在键盘上输入PID参数，从而选取合适的主要参数Kp，Ki，Kd和采用周期T，使整个系统具有满意的动态特征，并满足稳态误差要求。 关键词： 二阶对象、控制、PID参数、A/D、D/A 目录 1 概述…………………………………………………………………………3 2 课程设计任务及解决方案…………………………………………3 2.1 课程设计任务…………………………………………………… 3 2.2 系统设计解决方案………………………………………………4 3 系统硬件的设计……………………………………………………… 4 3.1 系统硬件设计方案………………………………………………4 3.2 D/A转换电路………………………………………………………5 3.3 A/D转换电路………………………………………………………6 4 系统软件的设计…………………………………………………………7 4.1 程序设计思想及流程……………………………………………7 4.2 A/D转化子程序……………………………………………………9 4.3 键盘读入子程序………………………………………………… 10 4.4 屏幕显示子程序………………………………………………… 11 5 任务分工及总结……………………………………………………… 12 5.1 任务分工……………………………………………………………12 5.2 总结………………………………………………………………… 12 参考文献………………………………………………………………………14 附录………………………………………………………………………………15 附录一 系统硬件连接图………………………………………………15 附录二 程序清单……………………………………………………… 16 二阶对象控制系统设计（采用PC机） 1 概述 通信与???络技术、微电子技术的高速发展,给计算机控制技术带来了巨大的变革。人们利用这种技术可以完成常规控制技术无法完成的任务，达到常规控制技术无法达到的性能指标。自动控制技术在许多领域里获得了广泛的应用。所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。近年来，计算机已成为自动控制技术不可分割的重要组成部分，并为自动控制技术的发展和应用开辟了广阔的新天地。 本次课程设计是采用PC机设计二阶系统的控制器，通过用户在键盘上输入PID参数，从而将二阶系统的参数控制在一定范围之内。 2 课程设计任务及解决方案 2.1 课程设计任务 1、采用运算放大器搭建如图2-1所示的二阶系统，观察并记录该二阶系统的阶跃响应曲线，判断二阶系统的稳定性。 2、运用PC机设计控制器，使如图所示的二阶不稳定对象的稳态精度≤5％，调节时间≤60s，超调量≤20％。 3、设计人机接口，能用键盘修改控制器参数，如P、I、D参数，并能通过LED或CRT显示器显示稳态值、稳态误差、超调量、调节时间。 图2-1 二阶对象控制系统 2.2 系统设计解决方案 本设计采用的主要硬件有PC机,DAC0832,AD574和标准CRT显示器。其硬件电路的基本环节由PC机，键盘输入电路，A/D转换电路，D/A转换电路和CRT显示电路组成。硬件原理方框图如图2-2所示。 图2-2 硬件原理方框图 3 系统硬件的设计 3.1系统硬件设计方案 PC机 PID控制器 DAC0832 G（s） 干扰 AD574 图3-1 系统方框图 设定值 本设计通过AD574采样系统输出信号反馈给PC机，与设定值进行比较。其偏差为PID控制的参数。送出给系统的时候要转换为模拟量，所以用DAC0832芯片。当外界干扰脉冲到来的时候，系统G（S）被影响，输出改变。与设定值有偏差，驱动PID程序对系统进行调节。系统方框图如图3-1所示。 与PC机连接的芯片有，输入：AD574 输入键盘 输出：DAC0832 输出CRT显示器 3.2 D/A转换电路 D/A转换器是一种将数字信号转换成模拟信号的器件，本设计采用的是DAC0832芯片，它是一种常用的电流输出型的8位数模转换器。在电路中使用了CMOS电流开关和控制逻辑，从而达到较低的功耗和较低的输出漏电流误差。采用特殊的电路结构可与TTL逻辑输入电平相兼容。 1 20 2