计算机控制技术课程设计任务书6
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
扬州大学
水利与能源动力工程学院课程设计报告
题目：斯密斯预估控制系统设计课程：计算机控制技术课程设计专业：电气工程及其自动化
班级：
姓名：
学号：
第一部分
任
务
书
《计算机控制技术》课程设计任务书
一、课题名称
斯密斯预估控制系统设计
二、课程设计目的
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
三、课程设计内容
设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由运放电路实现的被控对象，构成的计算机单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。
2. 控制算法：PID 控制加斯密斯预估控制。
3. 控制算法仿真：在simulink 中建立控制系统仿真图，编写S-function, 对算法进行仿真。
四、课程设计要求
1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。
2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。
3. 每个同学选择不同的被控对象：
5
10
0.5 1.5(),
()(1)(0.81)
(1)(0.41)
s s
G s e G s e s s s s --=
=
++++8
8
10.5(),
()(0.81)(0.41)(0.41)(0.51)
s s
G s e G s e s s s s --==++++5
8
1.52(),
()(1)(0.21)
(0.81)(0.21)
s s G s e G s e s s s s --=
=
++++
5
5
12(),
()(0.81)(0.31)
(0.81)(0.21)
s s G s e G s e s s s s --=
=
++++
4. simulink仿真采用ode4定步长，仿真步长可取0.1-1ms。采样周期T可取20-50ms。
5. 被控对象的延迟由软件实现。Simulink仿真图直接用延迟环节。
6. PID控制器可用凑试法整定。
7. S-function的函数名由各人姓名拼音缩写+学号后3位数组成。
有关的设计资料可参考《计算机控制实验指导书》的相关内容。
五、课程设计实验结果
1. simulink控制系统仿真能正确运行。
2. 正确整定PID参数后，系统阶跃响应的超调<15%。
3. 比较同样的对象带与不带纯滞后环节时的系统响应。
六、进度安排
序号内容天数
1 布置任务，熟悉课题要求0.5
2 总体方案确定，硬件电路设计 1.5
3 学习matlab及simulink的使用，研读范例程序 1
4 控制算法设计 1
5 Simulink编程，调试 1
6 仿真实验 1
7 总结，撰写课程设计报告 1
七、课程设计报告内容：
总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：
1．课程设计的目和设计的任务。
2．课程设计的要求。
3．控制系统总框图及系统工作原理。
4．控制系统的硬件电路原理图（含被控对象），电路的工作原理。
5．控制算法原理与控制器设计。
6. Simulink仿真图及S-function的算法实现说明。
7．实验结果及其分析。
8．电路设计、仿真调试中遇到的问题及解决方法。
9．体会。
第二部分
课
程
设
计
报
告
目录（宋体2号加粗）
（另起一页）正文
1 课题简介（宋体4号加粗）
课题的目的，任务，要求
1.1 ***********
（格式：宋体5号，首行缩进2格，单倍行距，下同）
1.2 ***********
2 ***** 方案设计
控制系统总体介绍, 系统框图，闭环工作原理。
2.1 ***********
2.2 ***********
3 ***** 硬件电路设计
重点介绍A/D采样电路，双极性电压输入的实现原理；D/A输出双极性的实现原理；A/D和D/A的端口地址；给定被控对象的电路实现。
3.1 ***********
3.2 ***********
4 ***** 控制算法设计
重点介绍控制算法的原理，控制器设计，控制算法计算机实现的公式推导，采样周期选择。
4.1 ***********
4.2 ***********
5 ***** Simulink仿真设计
重点介绍Simulink仿真图的设计及其说明，对S-function程序清单自己添加的部分加注释及说明（变量及语句的作用）。
5.1 ***********
5.2 ***********
6 实验与结果分析
按要求收录仿真过程的相关波形图，对实验结果（图）做出说明与分析。
6.1 ***********
6.2 ***********
7 小结与体会
（另起一页）参考文献
（列出你所利用的参考文献。格式参见下面。）
[1] 于海生主编，微型计算机控制技术（第2版），北京：清华大学出版社，2009
[2] 张艳兵等编著，计算机控制技术，北京：国防工业出版社，2008
[3] 张毅刚主编，单片机原理及应用，北京：高等教育出版社，2004
[4] 陈涛编著，单片机应用及C51程序设计，北京：机械工业出版社，2008
[5] 楼然苗, 李光飞编著, 单片机课程设计指导, 北京: 北京航空航天大学出版社, 2007
[7] 控制、电子技术类杂志、报刊（这条需要你自己填写）