控制装置与系统课程设计指导书
6页1、控制装置与系统课 程 设 计 指 导 书 朱耀春 编华北电力大学二 O 一 年 月 前 言1 课程设计总体目标在计算机控制系统课程学习的基础上,加强学生的实际动手能力,通过对DDC直接数字闭环控制的仿真加深对课程内容的理解。 适用专业自动化专业或测控专业 先修课程计算机控制技术与系统 设计课时分配 一周 实验环境根据参加设计的学生人数分组,每组5-7人,每组实验设备要求:(1)微型计算机一台,系统软件Windows 98或DOS(不能使用无直接I/O能力的NT或XP系统), 内装Turbo C 2.0/3.0集成开发环境软件;(2)模拟计算机一台(XMN-1型);(3)通用数据采集控制板一块(PCL-812PG型)。 设计总体要求每组设计多人合作完成DDC直接数字闭环控制的仿真设计,学会A/D、D/A转换摸板的使用、模拟计算机对象飞升特性的获得、数字PID控制器的设计与整定的方法。 设计的重点、难点及教学方法建议设计重点、难点包括:数字PID控制器的C语言编程实现、A/D转换功能的C语言编程实现。课 程 设 计 题 目 DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真一、设计目的1. 学
2、习并了解用高级语言(C语言)实现数字PID控制算法模块程序的方法;2. 比较验证理想微分PID和实际微分PID控制算法阶跃响应,加深对上述两种算法各自特点的认识;3. 学习了解用模拟计算机使用方法;4. 学习掌握A/D、D/A转换接口板的使用方法;5. 了解一种微机中断定时的方法;6. 学习掌握通过A/D、D/A转换用计算机获取被控对象动态特性的方法;7 通过实时仿真实验掌握DDC单回路控制程序编制及调试方法。二、设计类型(含验证型、设计型或综合型)综合性设计实验三、实验仪器(1)微型计算机一台,系统软件Windows 98或DOS (不能使用无直接I/O能力的NT或XP系统), 内装Turbo C 2.0/3.0集成开发环境软件;(2)模拟计算机一台(XMN-1型);(3)通用数据采集控制板一块(PCL-812PG型)。四、设计内容和要求1. 用C语言分别编写理想微分PID和实际微分PID控制算法模块,在微机中调试实现,并编写简单的计算机绘图程序,分别绘制并打印出上述两种算法的单位阶跃响应曲线;2. 用模拟计算机搭接成一个二阶惯性环节,作为一个模拟仿真的被控对象;3. 用C语言编写使
3、用PCL-812PG进行定时采样、定时输出的接口程序,并在微机中调试实现;4. 由D/A输出阶跃信号,同时由A/D采集模拟的被控对象的响应,绘制并打印出采集获得的飞升曲线,并初步计算出对象模型;y5. 由模拟计算机搭接的二阶惯性环节作为系统中的被控对象,用计算机作为DDC控制器,通过PCL-812PG接口板实现对模拟机的实时控制。仿真实验系统的框图如下:r+uPIDD/A模拟机-e-sA/D6 整定控制器的PID参数,在设定值阶跃情况下,打印控制量u和被控量y的曲线。五、设计步骤1复习并加深连续传递函数的离散化方法,将理想微分PID算式和实际微分PID算式离散化,写成差分方程的形式,便于用计算机实现;2采用模块化的设计方法和归一化的形式(即输入输出均为0-100%的无量纲量,无论其实际的工程量单位如何,且采样周期取1,无论其实际的采样周期长短),用C语言分别编写上述两种PID算法的程序模块;3 在单位阶跃输入情况下,选择适当的PID参数(如取,和),在屏幕绘制理想微分PID和实际微分PID控制算法的阶跃响应曲线,并打印之。 4学习PCL-812PG的使用方法,并用C语言编写A/D采集(
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