控制系统数字控制

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）。

数字控制nc的概念

数字控制（Numerical Control，简称NC）是一种通过计算机或数值方式控制机床进行加工的技术。它通过预先编写好的程序，将加工工艺参数转换为机床可以理解和执行的指令，实现对机床运动轴的精确控制，以达到高精度、高效率的加工目的。

数字控制系统由三个基本部分组成：输入设备、控制器和驱动器。输入设备用于输入加工工艺参数、刀具路径和加工轨迹等信息；控制器负责解释输入信息，并将其转换为机床可执行的指令；驱动器将指令转换为电信号，控制机床的各个运动轴。

数字控制技术具有以下优点：

1. 高精度：数字控制系统可以实现毫米级别的定位和加工精度，确保工件质量。

2. 高效率：数字控制系统可以高速运动，减少非加工时间，提高生产效率。

3. 灵活性：通过修改程序，可以实现不同形状和尺寸的工件加工，降低了改装成本。

4. 自动化程度高：数字控制系统可以实现自动化生产，减少人工干预，提高生产效率和一致性。

5. 可编程性强：数字控制系统的程序可以根据需要进行修改和优化，适应不同加工要求。

总之，数字控制技术在现代制造业中起着重要的作用，它能够提高加工质量和生产效率，降低人为误差，并为制造业的发展带来了巨大的潜力。

智能控制

智能与智能控制系统能用许多方式和许多方面来描述。通常包括智能系统的特征，这些也是控制领域所关心的特征。

下面，首先讨论智能系统的几种定义和某些基本特性。接着陈述一下具有共同特性的智能控制系统的一个简洁的工程定义。更详细地，我们从智能系统的一个非常一般的定义开始，讨论智能程度，解释控制在智能系统中的作用，并概括出几种定义。然后讨论智能系统中的自适应和自学习，自主性和必要的高效计算结构，来处理智能系统的复杂性。最后归结出智能（控制）系统的基本特征。

我们从智能系统的一般特征开始：

一个智能系统应具备在不可预测的环境下的适当工作的能力，在这个环境中一个适当的反应能够增加成功的可能性，从而达到系统最终的目的。

为了能让人造智能系统适当的工作，它应能模拟生物的功能和基本的人的智能。一个智能系统的能从多个方面来描述。智能程度能从智能的各个方面测得。智能至少要具有感觉环境，进而做出决定来进行控制的能力。智能化程度比较高的智能系统具有识别目标和事件，描述世界模型中的知识，思考并计划未来的能力。智能化程度更高级的形式中，智能具有感知和理解，理智地做出选择，在各种各样的环境下成功地运行以便能在复杂的，不利的环境下生存和发展的能力。通过计算能力的发展和在复杂多变的环境中怎样感知，决定并做出响应的知识的积累，我们可以观察到智能也在更新与发展。

智能系统的以上特征是非常普遍的。据上所述，很多系统都可以被认为是智能的。事实上，根据这种定义，恒温器尽管只是低水平的智能，但是也可以被认为是智能系统。然而，习惯上当一个系统具有高水平的智能时，我们才称它为智能系统。

智能系统存在许多相关的定义，下面我们提到了几种。它们提供可选择单相关的智能的智能系统的特征，这种智能系统着重强调系统的高程度智能。

下面的定义强调这样一个事实，处理信息的系统集中在人造系统和智能机器上：

A． 机器智能是分析，组织和转换数据成知识的过程，在这里，知识被定义为结构化的信息，这种信息被用来消除无知或相对于智能机器来说某些特殊任务的不确定性。这种话定义导致了增加精度而相对减少智能的原则，这种原则表示：应用机器智能到数据库能生成一系列的知识，通过分析形式进行过程建模。

数字控制系统的基本组成

1. 引言

数字控制系统（Digital Control System）是一种利用数字信号处理技术实现对各类设备或系统进行控制的技术体系。本文将介绍数字控制系统的基本组成以及各个组成部分的功能和作用。

2. 数字控制系统的基本组成

2.1 控制器（Controller）

控制器是数字控制系统的核心部分，负责接收输入信号、进行逻辑运算和控制输出信号。控制器通常由控制算法、处理器和存储器组成。控制算法是根据系统的控制要求和特性设计的数学模型，用于处理输入信号并生成控制输出信号。处理器用于执行控制算法和进行信号处理，可以是单片机、FPGA等。存储器用于存储控制算法、控制参数和运行状态等数据。

2.2 传感器（Sensor）

传感器是数字控制系统的输入设备，负责将被控制对象的物理量转换为电信号或数字信号，并将其传递给控制器。传感器种类繁多，如温度传感器、压力传感器、位移传感器等。传感器的选择应基于被控制对象的特性和控制要求，并具有良好的灵敏度、精度和可靠性。

2.3 执行器（Actuator）

执行器是数字控制系统的输出设备，负责将控制器输出的电信号或数字信号转换为物理量，并对被控制对象产生控制作用。执行器种类繁多，如电机、液压缸、阀门等。执行器的选择应根据被控制对象的特性、控制要求和工作环境等因素，并具有良好的响应速度、精度和可靠性。

通信接口是数字控制系统中控制器与传感器、执行器之间进行信息交换的媒介。通信接口通过合适的通信协议实现数据的传输和交互。常见的通信接口有串口通信、以太网通信、CAN总线通信等。通信接口的选择应基于系统的通信需求和硬件条件，并具有高速率、高可靠性和抗干扰能力。

2.5 人机界面（Human-Machine Interface）

人机界面是数字控制系统中人与系统进行交互的界面，使人能够直观地了解系统运行状态、进行参数调整和控制指令输入。人机界面包括显示器、键盘、触摸屏、按钮等。人机界面的设计应考虑用户的操作惯和便捷性，并具有友好的用户界面和可靠的操作性能。