计算机控制技术课程设计汇本数字PID控制系统设计.doc

《计算机控制技术课程设计：数字PID控制系统》 在计算机控制技术的学习过程中，数字PID控制系统设计是一项关键的实践任务，它旨在让学生深入理解控制算法的理论与应用，以及计算机控制系统的基本组成和设计方法。本课程设计以89C51单片机为核心，结合ADC0809模拟输入和TLC7528模拟输出电路，构建一个单闭环反馈控制系统，以提升学生的实践操作能力和系统集成能力。 设计内容主要包括以下几个方面： 1. 硬件电路设计：89C51是最基本的控制单元，与ADC0809和TLC7528共同构建模数转换和数模转换通道，用于处理输入和输出信号。运放电路则作为被控对象，模拟实际的物理过程。 2. 控制算法：采用增量梯形积分型的PID控制算法，该算法能够快速响应偏差，有效抑制超调并减小稳态误差。 3. 软件设计：包括主程序、定时中断程序、A/D转换程序、滤波程序、D/A输出程序和PID控制程序等，这些程序协同工作以实现控制系统的实时运算和控制决策。 课程设计的具体要求如下： 1. 模拟输入和输出范围需支持双极性电压(-5V到+5V)，以适应各种信号类型。 2. 学生可以选择不同的被控对象，以增加设计的多样性。 3. PID参数整定可以采用扩大临界比例度法或扩大响应曲线法，以优化系统性能。 4. 定时中断周期应在10-50ms之间，采样周期为采样中断的整数倍，通常设为30-150ms，具体值需根据实验结果调整。 5. 滤波策略可选用平均值法或中值法，以降低噪声影响。 完成课程设计后，期望看到的实验结果是系统稳定运行，经过PID参数整定后，系统对阶跃响应的超调小于10%，同时尽可能缩短调节时间。 课程设计报告应涵盖以下要点： 1. 设计的目标和任务概述。 2. 设计的具体要求和标准。 3. 控制系统的总体结构和工作原理。 4. 硬件电路连接图，包括被控对象的电路原理。 5. 软件设计的流程图和说明。 6. 在电路设计、编程和调试过程中遇到的问题及解决方案。 7. 实验结果的展示和分析。 8. 个人的体验和收获。 通过本次课程设计，学生不仅能够掌握计算机控制系统的实际操作，还能深化对PID控制算法的理解，为将来从事计算机控制系统的设计和调试工作奠定坚实基础。