控制系统数字仿真与CAD课程设计

课程设计报告

题 目： 数字PID控制系统设计（II）

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

数字PID控制系统设计（II）

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整定工作打下基础。

三、课程设计内容

设计以89C51单片机、ADC、DAC等电路和运放电路组成的被控对象构成的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ADC0809和模出电路TLC7528；由运放构成的被控对象。

2. 控制算法：增量梯形积分型的PID控制算法。

3. 软件设计：主程序、定时中断程序、A/D转换程序、滤波程序、D/A输出程序、PID控制程序等。

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）。

1设计目的

利用数字电路的理论和知识进行设计，设计一个电子锁，密码为8位二进制代码，当开锁输入码与密码一致时，锁被打开，当开锁输入码与密码不一致时，则报警。

1.1 设计内容及要求

1.1.1 设计指标

• 设计一个电子锁，其密码为8位二进制代码，开锁指令为串行输入码。

• 开锁输入码与密码一致时，锁被打开。

• 当开锁输入码与密码不一致时，则报警。报警时间持续15秒，停3秒后再出现。

• 报警器可以兼作门铃使用，门铃时间为10秒。

• 设置一个系统复位开关，所有的时间数据用数码管显示出来。

1.1.2 原理框图

图1原理框图2系统具体设计及参数计算

2.1设计思路

1、数据比较模块。数据比较模块是电子锁的核心部分。由于是八位数据比较，所以采用两片7485（四位数字比较器）级联方式。用高4位的芯片的输出端（YA=YB,YAYB控制门铃和报警电路。

2、原始密码输入模块。由八个波段开关构成，表示每一位的数据，分别接到高位7485和低位7485上。另一端接5V电源，当按键接通时表示“1”，当案件未接通时，表示“0”。

3、串行密码输入模块。采用两片74194（四位双向通用移位寄存器）级联成八位数据输入模块，分别接到数据比较模块的高四位和低四位。具体输入电路见下文分析。

4、时钟模块。计时模块用来产生标准的秒脉冲给电路提供时序。可采用555定时器构成多谐振荡器，也可以使用8051单片机定时器产生标准方波。在电路仿真时采用软件自带的电压信号产生器。

5、计时模块。采用两片74290（二\五分频十进制计数器）级联方式构成十进制、可显示099计时模块。芯片输出BCD码，由7448（BCD7段译码器'内部上拉输出驱动）驱动两个数码管（共阴极）。

6、显示模块。时间显示采用两个7段共阴极数码管。

7、门铃模块。采用单稳态触发器。可以用555定时器构成，也可以用集成芯片构成。我采用集成芯片74123（单稳态多谐振荡器）。

毕业设计（论文）

题 目 基于MATLAB控制系统仿真应用研究

毕业设计（论文）任务书

I、毕业设计(论文)题目：

基于MATLAB的控制系统仿真应用研究

II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

原始资料：

（1）MATLAB语言。

（2）控制系统基本理论。

设计技术要求：

（1）采用MATLAB仿真软件建立控制系统的仿真模型，进行计算机模拟，分析整个系统的构建，比较各种控制算法的性能。

（2）利用MATLAB完善的控制系统工具箱和强大的Simulink动态仿真环境，提供用

方框图进行建模的图形接口，分别介绍离散和连续系统的MATLAB和Simulink仿真。

III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：

第01～03周：查找课题相关资料，完成开题报告，英文资料翻译。

第04～11周：掌握MATLAB语言，熟悉控制系统基本理论。

第12～15周：完成对控制系统基本模块MATLAB仿真。

第16～18周：撰写毕业论文，答辩。

Ⅳ 、主 要参考资料：

[1] 《MATLAB在控制系统中的应用》，张静编著，电子工业出版社。

[2]《MATLAB在控制系统应用与实例》，樊京，刘叔军编著，清华大学出版社。 [3]《智能控制》，刘金琨编著，电子工业出版社。

[4]《MATLAB控制系统仿真与设计》，赵景波编著，机械工业出版社。

[5]The Mathworks,Inc.MATLAB-Mathemmatics(Cer.7).2005.

信息工程 系 电子信息工程 专业类 0882052 班

学生（签名）：

填写日期： 年 月 日

指导教师（签名）：

助理指导教师(并指出所负责的部分)：

信息工程 系（室）主任（签名）：

学士学位论文原创性声明

控制系统数字仿真模拟题

一、填空题

1、数值积分法中，计算精度p=2的是 梯形法

2、 混合法 是机理模型法和统计模型法的结合

3、柔性制造系统属于 离散事件 系统.

4、零极点增益形式可用于分析系统的 稳定性 和 快速性

5、 现实性 、 简洁性 、 适应性 是建立系统模型应该依照的原则.

6、系统的三大要素为： 实体 、 属性 和活动。

7、通常仿真时多采用四阶龙格 库塔法 、其原因就是这种计算公式的截断误差较小.

8、 相似论 是系统仿真的主要依据.

9、一个电机转速控制系统中，属于电机所具有的属性的为: 电机转速

10、我们在选择数值算法的时候要 考虑精度 、 计算速度 以及稳定性等原则进行.

二、单选题

1.运行下列命令后A1=[1，2，3；4，5，6；7，8，9]；A2=A1；A3=cat(1，A1，A2)，系统输出结果为( B )

A.123147456258789369 B.123456789147258369 C.123456789 D.147258369

2.设某一系统的状态方程矩阵为a=[-3，1；1，-3]；b=[1，1；1，1]；c=[1，1；1，-1]；d=[0]并且执行后得可控性矩阵和可观性矩阵的秩分别为cam=ctrb(a，b)＝1，rcam=rank(cam)＝2，因此这一系统为( D )

A.不可控且不可观的系统 B.可控且可观的系统

C.可控但不可观的系统 D.不可控但可观的系统

3.可以将模块按照顺时针进行旋转的快捷键为( A )

A.ctrl+r B.ctrl+y C.alt+r D.alt+y

4.在Matlab系统中,调用Simulink环境的工具栏图标为( A )