计算机控制课程设计

Smith被控对象为G(s)

s

T1.0sSmith-01)含纯滞后特性，纯滞后时间常数5

s

(s)e-5s系统的特征方程为：1D(s)G(s)1

s m由于闭环特征方程中含有e-5s项，产生纯滞后现象，T5150.5mPIDe-5sSmithTTT--G(s)e-pT02Smith

1-e- sT（l1的整数，T为采样周期T1.0s，则lT

551PID控制器进行参数整定扩充响应曲是在模拟PID控制器响应曲的基础上推广应用到数字PID控制器参数整定的方法。扩充响应曲是用于具15纯滞后的一阶对象，由前面分析和已知T1.0s,5l5Tm1,因此依据128页表4.2扩充响应曲整定PID参数表选择数字PID参数计算，由15T

Kp(TKp(Tm)Kp0.156Ti

Ti

D(s)

1)

1)0.156s

pp

D(z)D(s)

1-z-1KT

1-z-

Smith补偿器

zSmith2GO(s)

1Tm

pG(s)G(s)e-p

G(s)Gh(s)Go

s(1

pp

mD(z)Z[D(s)]Z[s(1m

K(1-z-1)(1-z-l

K(1-z-1)(1-z-l

1-z-

-1-eTmz--

-

bz-1(1-z-l令a

TmbK(1eTm则有Dz

1az- Smith预估器（纯滞后补偿器） z1az-1bz-3SmithC(z)(z)

(1-z-l

1c(k)(1-z-l)c(k)11(1-az-1)c(k)bz-1

c(k)c1(k)-c1(k-c(k)bu(k-1)ac(k-

由上一步所得的数据T1.0s,5l5Tm1K

ae

e-1e-

- D(z)

c(k)c1(k)-c1(k-

c(k)7.584u(k-1)0.368c1(k-1)-c1(k-

由此可见，Smith补偿器的差分方程有c1(k-55采用系统仿本系统采用PI控制算法，用下的工具箱搭建闭环系统2V的阶跃信号，PIKp0.156Ti18Smith预估补偿器的仿真结构得到输出曲线分别如图所示：4Smith5Smith预估补偿器的仿真结构得到输出曲线分别如图所示：6Smith7SmithSmith预估器控PID控制设计相比，大大的减少了响应曲线的超调，同时也AD转换器，DAADAD转换器选择ADC0809,ADC0809是一种逐次近式的8路模拟输入，8A/D转换器，可以与单片机直接连接。A/D转换器。AD由于只需要一路信号，只选择IN-0IN-0脚输出的脉冲信号其频率为单片机工作晶振的六分之一，此处单片机采用12MHz4ADC0809CLK端。STARTAD转换启动信号，高电平有效，由程序控制，故与单片机P2.0脚通过非门相连。ADADC0809的参5V。AD转换结束后，EOCEOC信号，ADEOCINT0脚相连。AD转换结果由P0ADP0口相连，高低位依次相连AD8ADDADA转换器选择DAC0832,DAC0832是具有两个输入数据寄存器的8位DAC,51单片机相连，其主要特性为：8DA转换器的电路设计：DAC为单缓冲方式，即输入寄存器工作于受控状态，DAC寄存器DAC0832DAC0832的引脚接发如下：WR2：DAC寄存器写选通控制端，低电平有效，由于其处于直通状态，故DACP2.1口相连，由程序控制DA转换的时间。DA转换器的接口电路如图所示：

9DAAT89C51ADC0809DAC0832的特性，及上AD、DA的接口电路如下图所示：

1011Smithc(k)7.584u(k-1)0.368c1(k-1)-c1(k-

D(z)

1

根据U(z)D(z[E(z)C(z)]u(k)u(k1)0.165e(k)0.156e(k1)0.165c(k)0.156c(k

c(k)7.584u(k-1)0.368c1(k-1)-c1(k-u(k)u(k1)0.165e(k)0.156e(k1)0.165c(k)0.156c(k由于系统的采样周期T52T0116位定时计数12M1us。由216-X）1us50ms，得初值X155360X3CB0，再通过20次环实现T1.0sNINO束Y开外部中断图 值13AT89C51C51C#defineucharunsignedchar#defineuint unsignedint#defineADC0809P0;//AD0809的端口部分,P0ADsbitAD_Start=P2^0;//T0sbit#defineDAC0832P1；//DAC0832的端口部分;P1DAucharucharCK0,CK1;//k,k-1smith预估器的输出ucharUK0,UK1;//k，k-1时刻的控制器的输出ucharEK0,EK1;//k,k-1AD的输入uinti=0;{ //01,16 //T0 //T0 // //先 //定时器开始计时，20msEA=1; }voidint_0(void)interrupt //{CK0=C1K0-C1K5;C1K5=C1K4;C1K4=C1K3;C1K3=C1K2;C1K2=C1K1;C1K1=}voidinter_timer0()interrupt1//0{ //201.0S{ //} //AD；