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课程设计报告名称：过程计算机控制主题：DDC串级回路PID闭环控制系统的设计及实时模拟系：控制班：学号：学生姓名：同组：导师：李明阳设计周数：一周一学****并理解使用高级语言(C语言)实现数字PID控制算法模块程序的方法；比较验证理想的微分PID和实际微分PID控制算法阶跃响应，加深对上述两种算法各自特征的理解；学习****了解模拟计算机的使用方法；学习****掌握A/D、D/A转换接口板的使用方法;了解一种微机中断定时的方法;学****掌握通过A/D、D/A通过计算机转换获取被控对象动态特性的方法；7.通过实时仿真实验掌握DDC编制和调试单回路控制程序。二、实验仪器(1)一台微型计算机，系统软件Windows98或DOS(不能直接使用I/O能力的NT或XP系统)，内装TurboC2.0/3.集成开发环境软件；(2)模拟计算机(XMN-(3)一块通用数据采集控制板(PCL-812PG型)。三、PID的离散化理想微分PID该算法的传递函数形式为：采用向后差分法离散上式，差分方程形式为：u[k]=u[k-1] q0*e[2] q1*e[1] q2*e[0]；各种系数为：q0=kp*(1 T/Ti Td/T);q1=-kp*(1 2*Td/T);q2=kp*Td/T;实际微分PID该算法的传递函数形式为：采用向后差分法离散上式，写差分方程的形式如下：u[k]=c0*(Δu[k-1]) c1*e[k] c2*e[k-1] c3*e[k-2] u[k-1]；各种系数为：c0=Tf/(T Tf);c1=kp*T/(T Tf)*(1 T/Ti Td/T);c2=-kp*T/(T Tf)*(1 2*Td/T);c3=kp*Td/(T Tf);使用模拟计算机中的电容电阻和操作放大器构建硬件二阶惯性环节，搭接二阶惯性链接，模拟被控对象。其传递函数为，硬件电路如下：图中各元件参数如下：R3=R2=510K;R1=R4=R5=R6=R7=1M;C1=C2=C=4.7uF;则可得:K=(R5/R1)*(R6/R4)=1T1=T2=R5*C1=R6*C2=1000000*0.0000047=4.7s所以G(s)=1/(4.7s 1)*(4.7s 1)硬件电路建成后，将PLCD-780插入IPC机箱插槽，用导线将PLCD-780中的A/D、D/A、电源的接线端子与二阶惯性环节的输出、输入端口和底盘上的电源连接形成完整的PID闭环控制系统，为通信做好准备。五、实验结果理想与实践PID上图通过阶跃响应曲线(2)被控对象(实物构建二阶惯性环节)D/A输出约1伏的信号输入模拟被控对象(惯性链接)，A/D收集对象的输入信号及其响应D/A输出约2伏的阶跃信号，同时收集输入输出信号。然后,D/A反向输出约2伏负的阶跃信号，同时收集输入输出信号，获得模拟对象的飞升特性曲线。然后,D/A然后反向输出约2伏负的阶跃信号，同时收集输入输出信号，获得模拟对象的飞行特征曲线。在程序中，模拟对象输入信号通过按钮加减。按下H键并按下U键时，D/A输出1伏阶跃信号，按下按钮再次累积阶跃信号。每次按下D键D/A输出阶跃信号递减1。(3)根据对象单位阶跃响应曲线寻求增益和惯性时间:利用切线法寻求对象的增益和一阶等效的惯性时间:如上图所示，(4)手动切换:(5)设定值r、阶跃响应曲线：程序列表/*---------------头文件定义---------------*/#include#include#include#include/*---------------定义绘图坐标---------------*/#defineox8/*-原点横坐标-------*/#defineoy440/*------原点纵坐标------*/#definexx620/*------x轴顶横坐标--*/#definexy440/*-----x轴顶点纵坐标---*/#definelenx580#defineleny400#defineyx8/*-----y轴顶横坐标----*/#defineyy15/*------y轴顶
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