计算机控制技术综合课程设计0874(1)

计算机控制技术综合课程设计方案清晨的阳光透过窗帘，洒在键盘上，伴随着一杯热咖啡的香气，我开始构思这个“计算机控制技术综合课程设计方案”。

这个方案不仅要体现计算机控制的精髓，还要让学生在实践中掌握核心技能，下面是我的思路。

一、课程目标我们要明确课程目标。

这不仅仅是教会学生一些编程语言和算法，更重要的是让他们理解计算机控制系统的设计理念、工作原理和应用场景。

简单来说，我们要培养的是未来的计算机控制系统设计师。

二、课程内容1.基础理论课程的前半部分，我们会重点讲解计算机控制的基础理论，包括控制系统的基本概念、数学模型、控制器设计等。

这部分内容虽然枯燥，但却是后续实践的基础。

我会用生动的例子和实际应用场景来引导学生，让他们对这些理论产生兴趣。

2.编程实践是编程实践环节。

我们会教授学生如何使用C/C++、Python等编程语言来设计计算机控制系统。

在这个过程中，学生将学会如何将理论应用到实际项目中，如何处理各种复杂问题。

3.硬件接口除了编程，我们还会教授学生如何使用各种硬件接口，如串口、网络接口等。

这部分内容会让学生了解到计算机控制系统与外部设备之间的通信方式，为后续的实践项目打下基础。

4.项目实践在课程的我们会安排一系列项目实践。

这些项目将涵盖不同的应用领域，如智能家居、工业自动化等。

学生将分组进行项目设计，从需求分析、系统设计到编程实现，全方位锻炼自己的能力。

三、教学方法1.案例教学我会采用案例教学的方法，通过分析经典的计算机控制系统案例，让学生理解理论知识在实际中的应用。

同时，案例教学也能激发学生的兴趣，让他们主动参与到课程中来。

2.实践教学实践教学是本课程的核心。

我会安排大量的实验和项目实践，让学生在实践中掌握计算机控制技术的应用。

还会鼓励学生参加各种比赛和项目，提升他们的实际操作能力。

3.互动教学在教学过程中，我会鼓励学生提问和发表自己的观点。

通过互动，我可以及时了解学生的掌握情况，调整教学进度和难度。

计算机控制技术课程设计目录1 引言 (1)2 课程设计任务和要求 (2)3 直流伺服电机控制系统概述 (2)3.1 直流伺服系统的构成 (2)3.1.1 伺服系统的定义 (2)3.1.2 伺服系统的组成 (2)3.1.3 伺服系统的控制器的分类 (3)3.1.4 直流伺服系统的工作过程 (4)4 直流伺服电机控制系统的设计 (5)4.1方案设计步骤 (5)4.2 总体方案的设计 (5)4.3控制系统的建模和数字控制器设计 (7)4.4数字PID工作原理 (8)4.5数字PID算法的simulink仿真 (8)5 硬件的设计和实现 (9)5.1 选择计算机机型（采用51内核的单片机） (9)5.1.1 80C51电源 (10)5.1.2 80C51时钟 (10)5.1.3 80C51 控制线 (10)5.1.4 80C51 I/O接口 (11)5.2 设计支持计算机工作的外围电路（键盘、显示接口电路等） (11)5.2.1数据锁存器 (11)5.2.2键盘 (11)5.2.3显示器 (12)5.2.4数模转换器ADC0808 (12)5.3 其它相关电路的设计或方案 (13)5.3.1 供电电源设计 (13)5.3.2 检测电路设计 (13)5.3.3 功率驱动电路 (14)5.4 仿真原理图 (14)6软件设计 (14)6.1 程序设计思想 (14)6.2 主程序模块框图 (15)6.3编写主程序 (15)7 总结 (16)附录1 ADC0808程序 (17)附录2 数字控制算法程序 (18)参考文献 (19)1 引言半个世纪来，直流伺服控制系统己经得到了广泛的应用。

随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。

本文介绍直流伺服电机实验台的硬件、软件设计方案。

通过传感器对电机位移进行测量，控制器将实际位移量与给定位移量进行比较，控制信号驱动伺服电机控制电源工作，实现伺服电机的位置控制。

《计算机控制技术》课程设计报告目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计题目和要求 (1)2.1课程设计题目 (1)2.2课程设计要求 (1)3.设计内容 (2)3.1MATLAB仿真软件国内外应用发展动态 (2)3.2MATLAB仿真软件简介 (3)3.3转速单闭环调速系统的SIMULINL仿真 (4)4.设计总结 (7)参考书目 (8)1.课程设计目的在学习完《计算机控制与仿真技术》相关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是电气自动化专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节，是工程技术应用型人才培养目标的重要组成部分，是走向工作岗位、从事专业技术之前的一项综合性技能训练，对学生的职业能力培养和实践技能训练具有相当重要的意义。

通过课题设计，可提高学生综合运用知识的能力，能巩固课程知识，加深对理论知识的理解，巩固和扩展学生的知识领域、训练学生综合运用所学的理论知识，培养学生严谨的科学态度和提高独立工作的能力，提升学生发现问题和解决问题的能力，从而能初步解决一些实际问题。

通过设计，能初步掌握应用MATLAB软件设计方法。

独立获取新知识、新信息的能力，熟悉国家有关技术和经济方面的方针政策和安全规程，训练使用设计手册的技术资料的能力；2.课程设计题目和要求2.1课程设计题目转速单闭环调速系统的仿真2.2课程设计要求完成转速单闭环调速系统的SIMULINL仿真设计。

根据实际控制对象的参数设计出满足系统控制性能指标的控制系统。

设计控制器，建立各种控制系统的仿真模型并给出仿真结果。

同时根据实际控制对象的参数设计出满足系统控制性能指标的控制系统。

3.设计内容了解MATLAB仿真软件国内外应用发展动态；介绍MATLAB仿真软件简介；运用MATLAB软件进去转速单闭环调速系统的传递函数设置及SIMULINK动态结构图；构建转速单闭环调速系统的线性状态空间模型；同时绘出转速单闭环调速系统的传递单位阶跃响应曲线及系统单位脉冲响应曲线；再进行转速单闭环调速系统的伯德图及系统的频域分析；3.1MATLAB仿真软件国内外应用发展动态目前，MATLAB 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，现在的MATLAB 已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它已经成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了,有人称它为“第四代”计算机语言，它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。

分数：华南理工大学广州学院课程设计报告题目：反应炉液位控制系统设计方案课程：计算机控制技术课程设计专业：自动化班级：2012 级1班姓名：学号：2015年1月6日第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称计算机控制系统及设计方案二、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，是综合性较强的理论、实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地消化、巩固、掌握课堂教学内容、开拓思维、培养专业素养、指导学生的实践和动手环节、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、方案设计、硬件电路设计、软件编程等方面的知识融合。

通过课程设计，加深学生对计算机控制技术的认识和实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的工作原理、设计原则，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，为将来将计算机控制技术应用到生产过程打下基础。

三、课程设计任务经过两年多大学自动化专业系统学习，完成公共基础课程、专业基础课程、专业课程学习和实践，对自动化专业及控制系统充分认识、理解，并具备一定自动化专业素养和控制系统理论知识，有一定的控制系统设计能力。

在本学期完成《计算机控制技术》课程学习基础上，安排有一周课程设计，通过完成该设计，希望同学对所学专业知识进行总结、思索，充分认识自动化专业在国民生产和生活中重大意义，意识当代大学生任重道远，树立远大目标。

以下本次《计算机控制技术》课程设计任务：（一）了解自动化技术在国民生产和生活中有何重要意义？计算机控制技术在生产过程中有何作用、意义？（二）掌握计算机控制系统结构、组成。

（三）根据本学期学习《计算机控制技术》课程，以常用计算机如工业控制计算机、PLC 或单片机为主控制器进行设计，完成一个计算机控制系统设计方案。

前 言在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID 调节。

PID 控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID 控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID 控制技术。

PID 控制，实际中也有PI 和PD 控制。

PID 控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。

1、比例（P ）控制比例控制是一种最简单的控制方式。

其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。

当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error ）。

2、积分（I ）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。

对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-state Error ）。

为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。

积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。

这样，即便误差很小，积 分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。

因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳 态误差。

3、微分（D ）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。

自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。

其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用， 其变化总是落后于误差的变化。

解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。

计算机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机控制系统的基础理论知识，包括控制系统的组成、工作原理和性能指标；2. 使学生了解常见传感器的工作原理，并能运用所学知识分析传感器的选用原则；3. 让学生掌握计算机控制算法的基本原理，如PID控制、模糊控制等。

技能目标：1. 培养学生运用计算机编程软件（如MATLAB）进行控制系统仿真的能力；2. 培养学生设计简单的计算机控制系统硬件电路，并进行调试的能力；3. 提高学生运用所学知识解决实际计算机控制问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制技术产生浓厚的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同探讨、分析和解决问题；3. 增强学生的创新意识，培养学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于突破的精神。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为计算机控制技术的实践性课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。

学生处于高年级阶段，已具备一定的专业基础知识和实践能力。

教学要求注重理论与实践相结合，强调学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 计算机控制系统概述- 控制系统基本概念- 控制系统发展历程- 计算机控制系统的优势与应用2. 控制系统硬件组成- 控制器硬件结构- 传感器及其接口技术- 执行器及其接口技术3. 计算机控制算法- PID控制算法原理- 模糊控制算法原理- 其他先进控制算法介绍4. 控制系统仿真与设计- MATLAB/Simulink软件介绍- 控制系统仿真模型搭建- 控制系统硬件设计及调试5. 实际案例分析与讨论- 典型计算机控制系统案例分析- 学生分组讨论实际控制问题- 创新性控制系统设计实践教学内容安排与进度：第一周：计算机控制系统概述第二周：控制系统硬件组成第三周：计算机控制算法第四周：控制系统仿真与设计第五周：实际案例分析与讨论教材章节及内容列举：第一章：计算机控制系统概述（涵盖教学内容1）第二章：控制系统的硬件与接口技术（涵盖教学内容2）第三章：计算机控制算法（涵盖教学内容3）第四章：控制系统的仿真与设计（涵盖教学内容4）第五章：计算机控制系统应用案例（涵盖教学内容5）三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以充分激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解计算机控制系统的基本概念、原理和算法等理论知识。

计算机控制技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握计算机控制技术的基本原理和应用方法。

通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解计算机控制技术的基本概念、原理和特点；熟悉计算机控制系统的组成和分类；掌握常见的计算机控制算法和应用。

2.技能目标：能够运用计算机控制技术解决实际问题；具备分析和设计简单计算机控制系统的的能力。

3.情感态度价值观目标：培养学生对计算机控制技术的兴趣和好奇心，提高学生运用科学技术解决实际问题的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制技术概述：计算机控制技术的起源、发展及其在各个领域的应用。

2.计算机控制系统的基本原理：模拟计算机控制系统、数字计算机控制系统、混合计算机控制系统。

3.计算机控制系统的组成：控制器、执行器、传感器、反馈元件等。

4.计算机控制算法：PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。

5.计算机控制技术的应用：工业自动化、交通运输、楼宇自动化等。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解计算机控制技术的基本概念、原理和特点，使学生掌握相关知识。

2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解计算机控制技术的应用。

3.实验法：让学生动手进行实验，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的思考，提高学生的表达能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版社出版的计算机控制技术教材。

2.参考书：提供相关的计算机控制技术参考书籍，供学生自主学习。

3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段，提高教学效果。

4.实验设备：准备计算机控制系统实验装置，让学生能够实际操作，加深对知识的理解。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。

计算机控制技术综合应用设计一、目的计算机控制技术综合应用设计是学生必修的实践环节之一，应使学生较系统的完成电子系统设计，从选题、方案论证、软硬件设计、软硬件实现、系统测试、总结报告等基本过程，加深对模拟电路、数字电路、微机原理、单片机<嵌入式、DSP、PLC）等相关课程理论知识的分析理解。

通过实践引导学生把原理分析与工程设计结合，掌握软硬件系统设计的基本方法和一般规则，提高综合应用能力，培养学生的创新思维和实践能力，为自动化<电气工程）综合设计和毕业设计打下坚固的基础。

1、培养独立完成一个课题或实际问题的能力2、培养查阅资料文献手册的能力3、熟悉元器件类型，掌握合理选取元件的规则4、锻炼撰写小论文和设计报告的能力5、培养科学的工作作风和严谨务实的态度二、设计内容本设计的主要内容包括：自主选题、理论设计、调试与仿真、撰写设计报告并答辩等。

自主选题题目参见“三、设计题目”。

无论选择什么题目，最后完成的方案必须包含MC U模块。

除题目明确指定MCU之外，MCU种类不加限制，可在51单片机、A VR、ARM、可编程逻辑控制器、FPGA\CPLD、DSP、PLC等范围内自行选择。

MCU在系统中的作用可简可繁，自行设计。

理论设计包括方案选择、硬件系统设计、软件系统设计等。

硬件设计包括单片机最小系统设计、单元电路设计、元器件选择<须选通用芯片）及参数计算；软件设计包括模块化层次结构图、程序流程图等。

通过调试与仿真，进一步完善设计，使之达到课程设计要求，使其更接近于实际产品。

最后要求撰写设计总结报告，把理论设计内容，调试过程及性能指标的测试进行全面总结，把实践内容上升到理论高度。

并通过答辩过程展现课程设计所做的工作。

三、设计题目1、简易数字电压表★★★<刘述喜）a)利用AD转换芯片测量0~2V电压信号b)4位显示c)系统工作符合一般数字电压表要求扩展要求：●更多量程，如0~200mV，0~20V等●按键切换量程2、简易数字电流表★★★<刘述喜）a)利用AD转换芯片和精密电阻测量0~20mA电流b)4位显示c)系统工作符合一般数字电流表要求扩展要求：●更多量程，如0~2mA，0~200mA等●按键切换量程3、简易可编程恒流源★★★★<刘述喜）a)利用DA转换芯片输出200-2000mA电流信号b)可设置并显示输出电流给定值c)系统工作符合一般恒流源要求扩展要求：●可步进输出电流，步进值10mA●保护电路4、简易可编程稳压电源★★★★<刘述喜）a)利用DA转换芯片输出3-12V电压信号b)可设置并显示输出电压给定值c)系统工作符合一般稳压电源要求扩展要求：●可步进输出电压，步进值0.1V●保护电路5、模拟数据采集器★★★<万文略）a)利用AD转换芯片采集多路0~5V模拟信号b)按键选择显示通道温度值，温度值T(˚C>与电压U(V>对应关系：T=15.4Vc)系统工作符合一般数据采集器要求扩展要求：●循环显示所有通道温度值●对采集数据进行一阶惯性数字滤波6、简易数字信号发生器★★★<万文略）a)利用DA转换输出三角波、方波、正弦波、阶梯波b)按键切换四种波形的输出c)系统工作符合一般信号发生器的要求扩展要求：●波形频率可调●波形幅值可调7、简易交流采样★★★★<万文略）a)利用电压电流互感器和AD转换芯片采集交流电压电流信号b)轮流显示三相电压电流c)系统工作符合一般交流采样要求扩展要求：●相位角采样●有效电压计算8、简易交通灯控制系统的设计★★★<万文略）a)利用定时器产生秒信号，控制十字路口红绿黄灯交替点亮和熄灭；b)采用LED数码管显示交通灯剩余时间；c)系统工作符合一般交通灯控制要求。

《计算机控制技术》课程设计最少拍无纹波控制器的设计及仿真自动化133班李恺帝(133431) 宋健宇(133365)目录一、任务要求 (2)1.1任务要求及目的 (2)1.2课程设计内容及设计要求 (2)二、最少拍有纹波控制器的设计及仿真 (3)2.1原理分析 (3)2.2设计要求与原则 (3)2.3单位阶跃输入下的D(z)求解与MATLAB仿真 (5)2.4单位速度信号输入下的D(z)求解与MATLAB仿真 (7)三、最少拍无纹波控制器的设计及仿真 (8)3.1设计原理 (8)3.2单位阶跃输入下最少拍无纹波控制器的设计与仿真 (9)3.3单位速度输入下最少拍无纹波控制器的设计与仿真 (11)四、最少拍无纹波控制系统对典型输入的适应性问题 (14)4.1单位阶跃输入 (14)4.2单位速度输入 (15)五、最少拍控制系统课程设计的收获与感受 (15)六、参考文献 (16)一、任务要求1.1任务要求及目的1) 学习并掌握有纹波最少拍控制器的设计；2) 研究最少拍控制系统对典型输入的适应性及输出采样点间的纹波； 3) 学习并掌握最少拍无纹波控制器的设计；4) 研究输出采样点间的纹波消除方法以及最少拍无纹波控制系统对典型输入的适应性； 5) 可采用MATLAB/Simulink 仿真程序实现，也可计算实现。

1.2课程设计内容及设计要求如图所示的采样数字控制系统其中对象：02()(1)(2)G s s s =++零阶保持器：1()Tse H s s--=1) 选择采样周期 T=1s ，试设计无纹波最少拍控制器，并分析仿真结果。

分别在单位阶跃/单位速度输入下设计无纹波有限拍控制器；2) 在Simulink 仿真环境画出仿真框图及得出仿真结果，画出数字控制器和系统输出波形； 3) 与有纹波系统进行对比分析（选用单位速度输入进行对比分析即可）； 4) 探讨最少拍无纹波控制系统对典型输入的适应性问题; 5) 得出仿真结果并进行仿真分析; 6) 程序清单及简要说明;7) 成设计说明书（列出参考文献，以及仿真结果及分析）。

计算机控制技术课程设计引言计算机控制技术是指利用计算机对各种物理量进行检测、测量、处理和控制的技术。

它不仅是现代工业自动化的基础技术，也是通往物联网发展的必经之路。

本课程设计旨在通过实际操作，加深学生对计算机控制技术的理解和掌握，提高学生控制系统设计和开发的能力。

实践任务任务一：简单控制系统设计设计一个从传感器到执行机构进行物理量检测、处理和控制的简单控制系统。

任务包括以下几个部分：1.利用Arduino开发板和相关传感器（光敏传感器、温度传感器、压力传感器等）进行物理量检测和数据采集；2.利用计算机对采集到的数据进行处理、分析和显示；3.根据处理结果，控制执行机构（LED灯、电机、舵机等）进行相应的操作。

任务二：智能小车控制系统设计设计一个基于计算机控制技术的智能小车控制系统。

任务包括以下几个部分：1.利用Arduino开发板、电机驱动板、超声波传感器等组成智能小车；2.设计运动控制算法，并利用计算机将算法转化为控制指令；3.对运动过程中的数据进行采集、处理、分析和显示；4.可以根据不同的控制策略（如距离控制、线路规划等）进行控制。

实践方法1.首先，学生需要学习基本的计算机控制技术理论和实践操作；2.在完成实践任务之前，学生需要练习利用Arduino开发板进行项目开发的基本技能；3.学生需要进行实验设计和实验过程管理，根据实验结果不断迭代优化设计；4.学生需要通过团队合作完成实验任务。

实践成果通过本次课程设计，学生将能够：1.理解并掌握计算机控制技术的基本原理和方法；2.熟悉计算机控制系统的组成和基本运作流程；3.学会利用Arduino开发板进行项目开发；4.掌握运动控制算法的设计、优化和实现方法；5.具备基本的实验设计和实验过程管理能力。

结论计算机控制技术在现代工业自动化和物联网发展中发挥着越来越重要的作用。

通过本次课程设计，学生将从实践中深入理解和掌握计算机控制技术，并为以后的学习和工作打下基础。