温度控制系统计算机控制课程设计 电气工程及其自动化毕设

课程设计报告题目温度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、课题名称温度控制系统设计二、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、PWM及测温等电路和温度模块构成的计算机温度反馈控制系统。1硬件电路设计89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）、测温电路、PWM驱动电路等。2控制算法增量型的PID控制。3软件设计主程序、中断程序、A/D转换程序、滤波程序、PID控制程序、PWM程序等。四、课程设计要求1模入电路通道0接受热敏电阻电压输入。2热敏电阻的温度与电压关系是非线性的，通过查表实现。3由DOUT0（P14输出PWM驱动信号。4PID参数整定用凑试法。5定时中断间隔可在3050MS中选取，采样周期取采样中断间隔的整数倍，可取5002000MS，PWM控制的周期与采样周期相同。6滤波方法可选择平均值法，中值法等。7温度设定值由程序给定，温度设定值和实际温度值通过实验箱的DAC的OUT1和OUT2输出。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控制系统能正确运行。2选择两个不同的采样周期，正确整定PID参数后，系统阶跃响应超调IBAND|TTI0I0/判积分分离值ELSEIEKTK/计算积分项II/TTIPAEK/比例项DTTDBEK/计算微分项DD/TK/UKKPEKKIEKKDEKEK1UKUKUK1/KKKPPIDKKUK_1IFK127K127/判控制量是否溢出，溢出赋极值IFK128K128UKKUK_1UKEK_1EKUKUK128PWM控制程序VOIDTIMER0INTERRUPT1USING1TH0T0_H/重新装入初值TL0T0_LIFTCTKTC/采样周期变量累加ELSETKMARK0X01/采样时刻到TC0X00STR0STR1/启动A/DIFVAA0X00/通电时间值未到零，升温VAAVAA1DOUT00/P14清零，继续加温ELSEDOUT01/P14置一，断电系统初始化系数转换采样周期是否到ADMARK1ADMARK0取采样值查表得对应温度YK调用PID子程序赋PWM所需值主程序否是否是采样周期到否PWM高电平时间0高电平时间递减继续加温断电降温中断返回采样周期清零置TKMARK1启动A/D温度控制定时中断服务程序是是否否读AD转换结果放入指定单元置标志ADMARK1中断返回采样中断6实验与结果分析61调试方法首先整定比例部分。TI取较大值，TD0，将比例增益KP由小变大，并观察相应的系统响应，直到响应曲线超调小、反应快。如果系统没有静差，或者静差小到允许的范围内，那么只需比例调节器即可。如果比例调节的基础上系统静差不能满足要求，则要加入积分作用。正定时首先置积分时间TI为一较大值，并将第一步整定得到的比例系数KP缩小，然后减小积分时间，使静差得到消除。如果动态性能也满意，则PI调节器即可。若动态性能不好，则需要加入微分作用。整定时，使微分时间TD从零变大，并相应的改变比例系数和积分时间，逐步凑试，直到满意结果。62波形结果未加滤波程序加滤波程序7小结与体会为期一周半的计算机控制课程设计终于告一段落了，在此次课程设计当中，将我们课堂上所学的数字控制器设计方法充分利用到了此次课程设计当中，由于书本上所学到的只是单纯的算法而从未真正应用到编程当中，所以期间遇到了各种各样的问题。首先，单片机知识由于长时间未涉及导致大量遗忘，而且此次课程设计当中要利用C语言进行编程，跟之前学习的指令存在较大差异，所以一开始对我们来说很有难度，幸好是有之前实验中使用的程序。因此，我们就在实验基础上进行修改。修改过程中，主要的问题还是要增加滤波程序，并且要将PID函数中将位置型改为增量型。我们首先是对增量型算法进行深入研究然后将其算法放入函数当中。此次实验另外的困难就是调节PID参数，由于课程设计题目的特殊性，每次调节观察波形时间花费相当长。完成这一系列的工作之后，指导老师要求我们推算出温度电压表的函数关系，经过大量运算也初步实现了模拟。在硬件电路设计当中，首次接触了陌生的PROTEL，自己学习软件用法然后参考各种书籍资料实现了硬件电路设计工作。通过这次的课程设计，我认识到任何课程的学习都需要理论结合实际，这样才能更好地掌握所学的知识并将它很好地应用于实践中。同时，在实践过程中，可以通过查找资料、分析资料和请教老师和同学，使一些不清楚的问题得以解决，这样的话，可以起到事半功倍的效果。当然，最关键的还是靠自己亲自