《自动化控制系统设计实例》课程教学大纲 课程代码：060032005 课程英文名称：Automation Control System Design Examples 课程总学时：16学时讲课：16学时实验：0学时上机：0学时 适用专业：自动化 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 自动化控制系统设计实例是自动化专业的专业基础选修课。通过对该课程的学习，使学生建立起“系统”概念，了解自动化系统主要的控制方法、控制技术，为后续专业课学习奠定基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过实例教学，针对不同的控制对象，全方位、多视角介绍采用单片机、自动化仪表、工控机、PLC组建不同工业流程的设计实例和实施过程；要求学生了解自动化控制系统的设计原则、设计步骤，建立起“控制”与“系统”的概念，了解自动化控制系统的主流技术和前沿技术。 （三）实施说明 在讲授具体内容时，从一个具体的被控对象分析入手到合理的控制要求的形成，从控制装置、元器件部件选型到控制方案的产生，从硬件结构到电路细节，从软件框图到控制算法以及实施过程一一进行分析讲解；培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课是《自动控制原理》和《C语言程序设计》。 （五）对习题课、实验环节的要求 无。 （六）课程考核方式 1．考核方式：考查 2．考核目标：考核学生对自动化控制系统的了解程度；考核学生自动化产品研发思路和独立思考能力。 3．成绩构成：本课程的学生成绩采用二级制（通过、不通过）。成绩由学术报告和平时成绩相结合的方法确定。其中：平时成绩由考勤及课堂表现组成，占总的40% ；学术报告成绩占总的60%。 （七）主要参考书目: 1. 《自动化系统工程设计与实施》，林敏等编，电子工业出版社，2008。 2. 《过程控制系统》，俞金寿孙自强编著，机械工业出版社，2009。 3. 《PLC编程及应用》（第4版），廖常初编著，机械工业出版社，2015。 二、中文摘要 本课程是自动化专业学生的一门实践性很强的专业基础选修课程。课程通过对精选实例的自动化控制系统的设计、选型、研制、调试和实施等讲授，使学生建立“控制”与“系统”的概念，了解自动化系统的主流技术和发展趋势。本课程将全方位、多视角地介绍单片机、自动化仪表、工控机、PLC等组建不同工业流程的设计实例和实施过程，本课程将为后续自动化专业课程的学习奠定基础。
空调自动化控制原理说明 自动化系统是智能建筑的一个重要组成部分。楼宇自动化系统的功能就是对大厦内的各种机电设施，包括中央空调、给排水、变配电、照明、电梯、消防、安全防范等进行全面的计算机监控管理。其中,中央空调的能耗占整个建筑能耗的50%以上，是楼宇自动化系统节能的重点[1]。由于中央空调系统十分庞大，反应速度较慢、滞后现象较为严重，现阶段中央空调监控系统几乎都采用传统的控制技术，对于工况及环境变化的适应性差，控制惯性较大，节能效果不理想。传统控制技术存在的问题主要是难以解决各种不确定性因素对空调系统温湿度影响及控制品质不够理想。而智能控制特别适用于对那些具有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性、不存在已知算法和变动性大的系统的控制。“绿色建筑”主要强调的是:环保、节能、资源和材料的有效利用，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，因此，空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广，而要实现的任务比较复杂，需要有冷、热源的支持。空调机组内有大功率的风机，但它的能耗很大。在满足用户对空气环境要求的前提下，只有采用先进的控制策略对空调系统进行控制，才能达到节约能源和降低运行费用的目的。以下将从控制策略角度对与监控系统相关的问题作简要讨论。 2 空调系统的基本结构及工作原理 空调系统结构组成一般包括以下几部分[2] [3]:
(1) 新风部分 空调系统在运行过程中必须采集部分室外的新鲜空气(即新风)，这部分新风必须满足室内工作人员所需要的最小新鲜空气量，因此空调系统的新风取入量决定于空调系统的服务用途和卫生要求。新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方。这些新风的导入口和空调系统的新风管道以及新风的滤尘装置(新风空气过滤器)、新风预热器(又称为空调系统的一次加热器)共同组成了空调系统的新风系统。 (2) 空气的净化部分 空调系统根据其用途不同，对空气的净化处理方式也不同。因此，在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器的简单净化系统，也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化系统，另外还有设置一级初效空气过滤器，一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。 (3) 空气的热、湿处理部分 对空气进行加热、加湿和降温、去湿，将有关的处理过程组合在一起，称为空调系统的热、湿处理部分。在对空气进行热、湿处理过程中，采用表面式空气换热器(在表面式换热器内通过热水或水蒸气的称为表面式空气加热器，简称为空气的汽水加热器)。设置在系统的新风入口，一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器;设置在降温去湿之后的空气加热器，称为空气的二次加热器;设置
浙江省衢州市仲尼中学高中通用技术《控制系统的设计与实施》 教案新人教版 一、教材分析 本节要求学生亲历一个完整的控制系统设计和模型制作过程。对于控制系统方案的设计不要求学生能形成详细的设计方案，只需形成初步方案，重要的是让学生亲历设计的过程，知道怎样通过分析被控对象的基本特性，确定被控量、控制量，从而形成控制系统的设计框图，对于开环控制系统和闭环控制系统的制作和实施，课标有着不同层次的要求，对于开环要求能制作一个完整的简单的控制装置，对于闭环控制系统，只要求学生根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。 本课要解决的重点是：亲历一个完整的控制系统设计和模型制作过程. 二、学情分析 （1）学生已经使用过设计的技术语言对设计的过程和方案进行描述； （2）经历了几个设计和制作的全过程，熟悉设计过程中的各个环节以及模型或原型制作的基本方法和手段； （3）设计制作中具体技术和专业知识（如电子、电路及机械控制知识等）有所欠缺，给控制的设计和实施带来了一定的困难； 三、教学目标 1. 了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，采用逆推法画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。 2. 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。 四、教学重点 设计一个控制系统应明确的问题，对控制系统的基本要求。 五、教学难点 设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计的思想方法。 六、教学方法 讲授、讨论、小组合作。 七、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等。
实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示
高中通用技术控制系统的设计与实施教案第四节控制系统的设计与实施教案 一、教学内容分析: 本节课内容为本节的最后一节，是本节、本章、本书的最后一个课时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。 本节让学生了解控制系统设计的一般思路比较关键，只有这部分内容理解了，才能有效的进行下一个内容——控制系统的设计与实施案例。在控制系统的设计与实施案例中，重点要让学生会分析和选择案例，并学会设计，有一定的实践性。 二、教学对象分析: 学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。 三、教学目标: 1.知识与技能: 1)了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。 2)能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置;或者根据简单闭环控 制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行提出改进方案。 2.过程与方法: 通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。 3.情感态度价值观:
(1)通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。 (2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。 (3) 通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。 四、教学重难点: 1.教学重点: (1)控制系统设计的一般思路，了解简单的被控对象的基本特性，确定相关的量，会画方框图。 (2)能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置并学会调试运行，提出改进方案。 2.教学难点: (1)设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计的思想方法。 (2)闭环系统的设计，以及被控量和控制量的确定。 五、教学策略: 本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计如下: (1)通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。 (2)教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。 用心爱心专心 (3)寻找一些贴近学生生活实际和典型的《电吹风》《电暧气》(有开环与闭环两种)等案例，利用媒体教学手段增加课堂气氛，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。抽水马桶水箱不适合农村的学生，自动升旗控制的设计，难度相对高些，但比较实用，但要结合学生玩电动车的经验。 )老师起到引导的作用，学生为主体，在学生掌握的基础上，课堂交给学生。让学生进(4
阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 控制系统设计与仿真上机实验报告 学院：自动化学院 班级：自动化 姓名： 学号： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 一、第一次上机任务 1、熟悉matlab软件的运行环境，包括命令窗体，workspace等，熟悉绘图命令。 2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激
下响应的数值解。 2?，??n10?0.5,??(s)G n22?????2ss nn3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。 2?，，??5T?n100.5,???Gs)( n22???1)?s(?2s)(Ts?nn4、自学OED45指令用法，并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。 程序代码如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
;曲线如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 二、第二次上机任务 试用simulink方法解微分方程，并封装模块，输出为。得到各、1x i 状态变量的时间序列，以及相平面上的吸引子。 ?x?x??xx?3121? ??xx?x???322 ??xx?xx??x??32321参数入口为的值以及的初值。（其中，以及??????x28?10,?8/,,3,?i1模块输入是输出量的微分。）初值分别为提示：0.001xxx?0,?0,?312s:Simulink
沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目 HVAC暖通空调自控系统 技术方案设计书
一. 总体设计方案 根据用户对项目要求，并结合沈阳建筑智能化建筑现状，沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目是屹今为止整个沈阳所有建筑物厂区当中智能化程度要求较高的。沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目里面分布着大量的暖通空调机电设备。 ？如何将这些暖通空调机电设备有机的结合起来，达到集中监测和控制，提高设备的无故障时间，给投资者带来明显的经济效益； ？如何能够使这些暖通空调机电设备经济的运行，既能够节能，又能满足工作要求，并在运行中尽快的将效益体现出来； ？如何提高综合物业管理综合水平，将现代化的的计算机技术应用到管理上提高效率。 这是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。 沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调楼宇自动化控制系统的监测和控制主要包括下列子系统： 冷站系统 空调机组系统 本暖通空调楼宇自动化控制系统之设计是依据沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目的设计要求配置的，主体的设计思想是结合招标文件及设计图纸为准。 1.1冷站系统 （1）控制设备内容 根据项目标书要求，暖通自控系统将会对以下冷站系统设备进行监控：监控设备监控内容 冷却水塔（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态。 冷却水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手
自动状态、水流开关状态； 冷却水供回水管路供水温度、回水温度， 冷水机组（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态； 冷冻水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态、水流开关状态； 冷冻水供回水管路供水温度、回水温度、回水流量； 分集水器分水器压力、集水器压力、压差旁通 阀调节； 膨胀水箱高、低液位检测； 有关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。 （2）控制说明 本自控系统针对冷站主要监控功能如下： 监控内容控制方法 冷负荷需求计算根据冷冻水供、回水温度和回水流量测量值，自动计算建筑空 调实际所需冷负荷量。 机组台数控制根据建筑所需冷负荷自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节 能目的。 独立空调区域负荷计算根据Q=C*M*(T1-T2) T1＝分回水管温度，T2＝分供水总管温度， M＝分回水管回水流量 当负荷大于一台机组的15%，则第二台机组运行。 机组联锁控制启动：冷却塔蝶阀开启，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻 水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。停止：停冷水机组， 关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷 却塔风机、蝶阀。 冷却水温度控制根据冷却水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数，并且自
控制系统的设计与实施 一、教材分析： 本节课内容为本节的最后一节，是本节、本章、本书的最后一个课时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。本节可以说是这单元的“应用”部分，让学生了解控制系统设计的一般思路比较关键，只有这部分内容理解了，才能有效的进行下一个内容——控制系统的设计与实施案例。在控制系统的设计与实施案例中，重点要让学生会分析和选择案例，并最终会设计。 二、学情分析： 在《技术与设计1》中，学生对设计的一般过程已经有了一定的了解。但已有的设计基础更多的是停留在结构设计和外形的设计上，对功能的设计还有待提高。同时在生活中对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。 三、学习目标： 1.知识与技能： 1）了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。 2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行提出改进方案。 2.过程与方法： 通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。学习权衡的思想。 3.情感态度价值观： （1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。 （2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。 （3) 通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。 四、教学重难点： 1.教学重点： （1）控制系统设计的一般思路，了解简单的被控对象的基本特性，确定相关的量，会画方框 图。 （2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置并学会调试运行，提出改进方案。 2.教学难点： 闭环系统的设计；被控量和控制量的确定。 五、教学策略： 本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计 如下： （1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。 （2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。 （3）寻找一些贴近学生生活实际并在前三节课已经分析过的案例，采用元件展示，学生设计 连接的步骤，最后请学生代表上台连接成一个闭环控制系统。主要以“水箱注水的自动控制
高中通用技术《控制与设计》教案 高中通用技术《控制与设计》教案 第一节：什么是控制 / 第二节：控制系统的基本组成与工作过程 教学目标： 知识目标： 1、理解控制的概念及在现在生活中的应用 】 2、分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 3、熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出一个简单的闭环控制系统的方框图
4、理解控制系统的基本组成 过程与方法： [ 理解控制系统的基本组成和简单的工作过程 情感态度与价值观： < 充分利用技术的作用，解决生活与学习中的问题 复习重点：理解控制系统的基本组成和简单的工作过程复习难点：理解控制系统的基本组成和简单的工作过程 — 教学策略
教法： 本的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是理解闭环控制的工作过程以及其构成的作用。 教学过程 ) 引入：知识铺垫：通过系统与设计过度到 第四单元：控制与设计
《控制系统的设计与实施》 1、教材分析 “控制系统的设计与实施”是《技术与设计2》“控制与设计”全单元教学内容的综合运用，它既是控制知识的实践过程，又是控制思想方法集中体现，也是学生技术素养的一种体现。 “控制系统的设计与实施”由“控制系统设计的一般思路”和“控制系统的设计与实施案例”两部分组成，前者是后者的基础。“控制系统设计的一般思路”内容关注学生的控制系统设计分析能力培养，通过学习明确所设计的控制系统的要达到的目的，被控对象的特征，被控量、控制量分别是什么等，能形成初步控制系统设计方案，掌握控制系统设计的基本方法和形成设计的一般思路。“控制系统的设计与实施案例”则侧重于控制系统的设计、模拟实施，调试运行，改进方案等。 2、教学目标 （1）知识与技能 ①了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量等，能画出控制系统的方框图，并能形成初步的控制系统设计的方案； ②掌握形成初步的控制系统设计方案的思想方法和控制系统设计的一般思路。 ③能综合考虑设计实施中的各种因素，能对方案进行权衡比较，能根据设计方案制作原型或模型，并进行调试与改进。 （2）过程与方法 对课堂案例的分析、设计、权衡比较过程；学会从控制的角度分析问题，能综合运用所学的控制知识解决一些实际问题。 （3）情感、态度、价值观 感受技术解决问题所带来的成就感。形成“问题来源于生活，设计服务于生活”的意识及价值观。 3、教学重难点 教学重点：能完成对简单控制系统进行分析，掌握控制系统设计方案的思想方法和形成控制系统设计的一般思路。 教学难点：在课堂活动中分析、归纳、推理，形成初步的控制系统设计方案的思想方法和及控制系统设计的一般思路。
通用技术控制与设计方案_通用技术控制与 设计 【教学设计】 通用技术控制与设计 下面是小编整理的通用技术控制与设计，供大家参考! 复习内容： 第一节：什么是控制 第二节：控制系统的基本组成与工作过程 教学目标： 知识目标：
1、理解控制的概念及在现在生活中的应用 2、分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 3 、熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出一个简单的闭环控制系统的方框图 4 、理解控制系统的基本组成 过程与方法： 理解控制系统的基本组成和简单的工作过程 情感态度与价值观： 充分利用技术的作用，解决生活与学习中的问题 复习重点：理解控制系统的基本组成和简单的工作过程 复习难点：理解控制系统的基本组成和简单的工作过程
教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用”案例情景--机理分析--总结归纳-认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着”回想--分析--联想--猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是理解闭环控制的工作过程以及其构成的作用。
引入：知识铺垫：通过系统与设计过度到 第四单元：控制与设计 第一节什么是控制 1、控制的概念： 2、控制的应用： 第二节：控制系统的基本组成与工作过程 1、控制系统： 【案例分析】 自行车速度的控制的实现过程、电风扇风速的控制过程、自动门的控制过程、遥控电视频道更换的控制过程、航空模型的控制过程
MATLAB控制系统与仿真 课 程 设 计 报 告 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：测控技术与仪器1301班 姓名：吴凯 学号：1306070127
指导教师：杨洁昝宏洋 基于MATLAB的PID恒温控制器 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid
《控制系统的设计与实施》说课稿 一、说教材 这一节“控制系统的设计与实施”是苏教版《技术与设计2》第四章“控制与设计”第四节的内容，是通用技术的重点核心内容之一，是对全单元教学内容的总结与综合运用，它既是控制知识的实践过程，又是控制思想方法集中体现，也是学生技术素养的一种体现。 “控制系统的设计与实施”由“控制系统设计的一般思路”和“控制系统的设计与实施案例”两部分组成，前者是后者的基础。“控制系统设计的一般思路”内容关注学生的控制系统设计分析能力培养，通过学习明确所设计的控制系统的要达到的目的，被控对象的特征，被控量、控制量分别是什么等，能形成初步控制系统设计方案，掌握控制系统设计的基本方法和形成设计方案的一般思路。“控制系统的设计与实施案例”则侧重于控制系统的设计、模拟实施，调试运行，改进方案等。 二、教学目标 1.知识与技能： ﹙1﹚掌握控制系统设计的一般思路； ﹙2﹚了解简单的被控制对象的基本特征，能确定被控量、控制量，画出系统方框图； ﹙3﹚通过案例学习与分析，形成闭环控制系统的初步设计方案。 2.过程与方法： ﹙1﹚通过案例分析、探讨和控制系统的模拟实施，学会简单控制系统的设计； ﹙2﹚通过制作一个简单的控制装置，学会调试运行，提出改进方案。 3.情感、态度与价值观： （1）通过对闭环控制系统的设计与实施的分析，培养探究精神，培养认真、严谨的态度。 （2) 掌握控制的思想与方法，提高解决实际问题的能力，树立“以人为本”的设计理念。 三、教学重点和难点 重点：（1）区分开环控制系统与闭环控制系统； （2）控制系统设计的一般思路； （3）简单闭环控制系统的设计。 难点：简单闭环控制系统的设计。 四、说学情 在学习本节内容之前，学生已经系统学习过控制设计有关的知识，了解、掌握了简单控制系统的工作过程与方式，理解开环、闭环控制系统以及干扰、反馈等相关知识，对一些简单的控制已经能画出方框图。同时在《技术与设计1》与《技术与设计2》中经历了一些设计和制作的全过程，一定程度上了解设计过程的各个环节及制作的基本方法和手段，学生对日常生活中常见的电子、电路及机械控制有所了解，对控制系统的设计和探究有浓厚的兴趣。但对控制系统设计的思路和需要考虑的因素还不够明确，对检测装置、控制器和执行器的选择存在一定的困难，尤其是在实施和调试时会面临困境，教学设计应充分考虑，否则会给控制的设计和实施带来一定的困难。 五、教学策略 本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计如下： （1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。 （2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。 （3）寻找一些贴近学生生活实际和典型的《电吹风》《电暧气》（有开环与闭环两种）等案例，利用媒体教学手段增加课堂气氛，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。抽水马桶水箱不适合农村的学生，自动升旗控制的设计，难度相对高些，但比较实用，但要结合学生操控电动车的经验。 （4）老师起到引导的作用，学生为主体，在学生掌握的基础上，课堂交给学生。让学生进行设计。设计个改进身边的一些控制系统，从而使得学生完成本课堂的内容。 五、教学过程 （一）导入新课：
高一通用技术技术与设计1 全 册 教 案
第一章：走进技术世界 一、技术的价值 （一）教材分析“技术的”是苏教版通用技术教材必修1的第一章《走进技术世界》的第一节内容，.知识与技能 ⑴理解技术人类需求技术的。使学生感受技术采用师生互动探究式教学方法。直观图片、详实资料 教学过程（第一课时）教学环节教师引领学生活动设计意图通用技术课程介绍 1.何为是通用技术课程？ 通用技术课程是高中学生的必修课程，是一门立足实践、注重创造、高度综合、科学与人文融合的课程 2.为何要开设通用技术课程？ 随着科学技术突飞猛进地发展，技术成为我们生活中的客观存在，成为引起和应对社会变化的重要因素。因此，技术素养是当代青少年的基本素养，开设通用技术课程的核心目的就是培养学生的技术素养。 3.如何学好通用技术课程？ ⑴在学习中要学会综合运用所学到的知识，善于思考，勤于动手，学中做，做中学，积极参与技术活动和亲身经历、体现设计过程。 ⑵学习中要采取主动学习、合作学习、网络学习等多种方式，促进能力的提升。 ⑶注意运用教材，明确“学习目标”，注重技术思想与技术方法
的学习，注重探究和实验。教学内容 [板书]（一）技术的含义[板书]1.技术的产生创设情境 归纳总结指导学生阅读教材004页内容 人类在生活中，需要着衣以遮身御寒，于是有了纺织、印染、缝制技术的产生；需要进食以补充能量，于是有了食品烹饪加工技术以及农作物栽培、家畜饲养技术的产生；需要住所以避风挡雨、抵御外来侵害，于是有了建筑技术的产生；需要出行以认识更广阔的世界，于是有了车船制造技术的产生；需要交往以保持与别人的联系，于是有了通信邮电技术的产生…… 结论：从人类磨制石器、钻木取火开始，技术就为满足人类需要而开始了它的历史旅程。阅读教材人类的需求不断推动技术的产生和发展[板书]2.技术的发展创设情境 案例分析： 从火到灯――人类走向文明的历程 阅读教材理解技术的发展过程 归纳总结讨论： 1.如果人类没有控制和利用火的技术，没有发明灯，那么世界将会是怎样的？ 2.人类对光的需求，怎样推动了照明技术的发展？ 总结：人类的需求不断推动技术的产生和发展。讨论并回答案例分析：
银河航空航天大学 课程设计 （论文） 题目复杂过程控制系统设计与Simulink仿 真 班级 学号 学生姓名 指导教师
目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (2) 2. 三种系统结构和原理 (3) 2.1 串级控制系统 (3) 2.2 前馈控制系统 (3) 2.3 解耦控制系统 (4) 3. 建立Simulink模型 (5) 3.1 串级 (5) 3.2 前馈 (5) 3.3 解耦 (7) 4. 课设小结及进一步思想 (15) 参考文献 (15) 附录设备清单 (16)
复杂过程控制系统设计与Simulink仿真 姬晓龙银河航空航天大学自动化分校 摘要：本文主要针对串级、前馈、解耦三种复杂过程控制系统进行设计，以此来深化对复杂过程控制系统的理解，体会复杂过程控制系统在工业生产中对提高产品产量、质量和生产效率的重要作用。建立Simulink模型，学习在工业过程中进行系统分析和参数整定的方法，为毕业设计对模型进行仿真分析及过程参数整定做准备。 关键字：串级；前馈；解耦；建模；Simulink。 0.前言 单回路控制系统解决了工业过程自动化中的大量的参数定制控制问题，在大多数情况下这种简单系统能满足生产工艺的要求。但随着现代工业生产过程的发展，对产品的产量、质量，对提高生产效率、降耗节能以及环境保护提出了更高的要求，这便使工业生产过程对操作条件要求更加严格、对工艺参数要求更加苛刻，从而对控制系统的精度和功能要求更高。为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成比单回路系统“复杂”一些的控制系统，如串级控制（双闭环控制）、前馈控制大滞后系统控制（补偿控制）、比值控制（特殊的多变量控制）、分程与选择控制（非线性切换控制）、多变量解耦控制（多输入多输出解耦控制）等等。从结构上看，这些控制系统由两个以上的回路构成，相比单回路系统要多一个以上的测量变送器或调节器，以便完成复杂的或特殊的控制任务。这类控制系统就称为“复杂过程控制系统”，以区别于单回路系统这样简单的过程控制系统。 计算机仿真是在计算机上建立仿真模型，模拟实际系统随时间变化的过程。通过对过程仿真的分析，得到被仿真系统的动态特性。过程控制系统计算机仿真，为流程工业控制系统的分析、设计、控制、优化和决策提供了依据。同时作为对先进控制策略的一种检验，仿真研究也是必不可少的步骤。控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算机数学与计算机技术的综合性学科。控制系统仿真是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型代替实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。在进行计算机仿真时，十分耗费时间与精力的是编制与修改仿真程序。随着系统规模的越来越大，先进过程控制的出现，就需要行的功能强大的仿真平台Math Works公司为MATLAB提供了控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink，这为过程控制系统设计与参数整定的计算与仿真提供了一个强有力的工具，使过程控制系统的设计与整定发生了革命性的变化。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 武汉科技大学 智能控制系统 学院：信息科学与工程学院 专业：控制理论与控制工程 学号： 姓名：李倩
基于MATLAB的智能控制系统的介绍与设计实例 摘要 现代控制系统，规模越来越大，系统越来越复杂，用传统的控制理论方法己不能满控制的要求。智能控制是在经典控制理论和现代控制理论的基础上发展起来的，是控制理论、人工智能和计算机科学相结合的产物。MATLAB是现今流行的一种高性能数值计算和图形显示的科学和工程计算软件。本文首先介绍了智能控制的一些基本理论知识，在这些理论知识的基础之上通过列举倒立摆控制的具体实例，结合matlab对智能控制技术进行了深入的研究。 第一章引言 自动控制就是在没有人直接参与的条件下，利用控制器使被控对象(如机器、设备和生产过程)的某些物理量能自动地按照预定的规律变化。它是介于许多学科之间的综合应用学科，物理学、数学、力学、电子学、生物学等是该学科的重要基础。自动控制系统的实例最早出现于美国，用于工厂的生产过程控制。美国数学家维纳在20世纪40年代创立了“控制论”。伴随着计算机出现，自动控制系统的研究和使用获得了很快的发展。在控制技术发展的过程中，待求解的控制问题变得越来越复杂，控制品质要求越来越高。这就要求必须分析和设计相应越来越复杂的控制系统。智能控制系统(ICS)是复杂性急剧增加了的控制系统。它是由控制问题的复杂性急剧增加而带来的结果，其采用了当今其他学科的一些先进研究成果，其根本目的在于求解复杂的控制问题。近年来，ICS引起了人们广泛的兴趣，它体现了众多学科前沿研究的高度交叉和综合。 作为一个复杂的智能计算机控制系统，在其建立投入使用前，必要首先进行仿真实验和分析。计算机仿真(Compeer Simulation)又称计算机模拟(Computer Analogy)或计算机实验。所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在计算机上对该仿真模型
2021年高中通用技术控制系统的设计与实施3教案苏教版必修2 教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2） 文档内容：控制系统的设计与实施 章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施 课时：第1课时 一、教学目标 1.了解简单的被控对象的基本特性。 2.能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图。 3.形成初步的控制系统设计的方案。 4.能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；学会调试运行，提出改进方案。 二、教学重点 1.运用控制系统设计分析方法确定控制系统各部件，形成初步的设计方案。 2.确定被控量和控制量并能画出控制系统的方框图。 三、教学难点 被控量和控制量的确定。 四、教学方法 讲授、讨论、小组合作。 五、设计思想 1.教材分析 本节课内容为本单元的第四节，是前几节知识的总结与应用。可通过教师的引导和实例，结合学生生活经验，探究控制系统设计与实施的含义，归纳总结控制系统设计与实施的方法。通过设计实践活动，让学生感受和领悟，引导学生思考实现合理的控制设计要考虑的因素。 2.学情分析 学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。 学法设计： 引导学生进行“问题式学习”，通过尝试——发现，探索——研究的过程来掌握本节课的知识，在老师的帮助下，把生活中的经验逐步与控制系统联系起来，通过动手实践、改造，亲身体会控制系统的实施方法，体验成就感。 教学策略： 提出一个生活中时常会遇到的问题，在学习和阅读了相关内容后针对这一问题的设计要求进行具体设计并制作成模型，在学生自己设计和制作的过程中达到突破难点，实现教学目标的目的。 （1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。
第四单元控制与设计第一节控制的手段与应用 一、教学内容分析 本节是本章的第一节，可以说是本章的开始，也是本章的基础，对于本节知识的掌握有助于后面几节的学习。 二、教学对象分析 学生正处于高中阶段，对于生活中的一些控制虽然见过，但是由于生活经验不是很丰富，所以必须要老师引导才能发现问题。 三、教学目标 知识与技能 1.通过分析社会各领域的具体例子，理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。 2.通过学习，培养学生注意观察问题，发现问题，帮助学生了解控制的作用。 过程与方法： 通过视频导出新课，通过案例分析和课堂讨论理解控制的含义和了解控制的手段，并知道控制的应用。 情感态度与价值观： 激发学生了解控制，研究控制的兴趣与热情。 四、教学重点和难点 重点：理解控制的含义 难点：理解控制的含义 五、教学策略 采用多媒体进行教学，引导学生理解控制的含义和了解控制的手段及应用 六、教学准备 典型案例图片收集，课件制作，收集相关视频材料 七、教学过程 教学环节教师活动学生活动 导入新课[录像]通过卓别林的《摩登时代》录像片段，引入 新课。 学生观看
新课讲授一、控制是普遍存在。 用一些典型的、生活中的例子让学生了解控制是普 遍存在，对控制有初步的认识，打破其神秘感。 现代社会中的例子： 生产、生活中的例子（图片） 古代社会中的例子： 案例1：大禹治水（图片） 问题：大禹治水过程中，通过什么手段实现治理好 水患的目的？ 答案：通过“疏通河道，泄洪为主”手段实现治 理好水患的目的。 案例2：木牛流马： 据研究：木牛和流马是汉代独轮手推车的两种改进 设计，通过改进使人的负重有所减轻。木牛是一种 轮子稍小一些的独轮手推车，载重大，前由人拉、 后由人推，运行较慢；流马载重小，轮子稍大一些， 由一人推，运行速度很快。诸葛亮所说“木牛流马” 应是比喻它们运行的灵便程度和载重量的大小：木 牛行动较笨而慢，像牛；流马行动敏捷而快，像马。 不是说它们外形像牛像马。 目的：帮助军队运送战略物资。 案例3：希罗自动门（图片） 希罗自动门的相关材料见教参P66或江苏版P107。 希罗自动门说明了什么道理？ 道理是：利用气压和液压动力装置，实现自动开门、 关门。 总结：事物发展的结果可能是人们预先期望的，也 可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。 如果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当 的手段来实现。 那么，运用什么手段来实现呢？ （引入控制的概念） 二、控制的涵义 控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事 物沿着某一确定方向发展的行为和过程。 结合事例（用音乐喷泉的事例），重点阐明控 制的对象是什么；控制要达到什么目的；采取什么 控制手段。 [探究活动] 请同学们说说你在生活学习中所见到的应用控制 的事例。 学生讲述《大禹治水》的故事 让学生思考并回答 请学生讲述《木牛流马》的故 事 观看图片，并思考