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1、计算机控制技术课程设计2015/2016 学年第二学期设计课题：基于大林算法的炉温控制系统I 目录1 课题简介 . 1 1.1 课题目的 . 1 1.2 课题任务 . 1 1.3 设计要求 . 1 2 大林算法控制系统方案设计. 1 2.1 大林算法总体介绍. 1 2.2 振铃现象及其消除. 2 2.2.1振铃现象产生的根源. 2 2.2.2振铃现象的消除. 2 2.3 系统闭环工作原理. 2 2.4 系统的结构框图. 2 3 大林算法控制系统硬件电路设计. 2 3.1 A/D采样电路 . 3 3.2 D/A输出电路 . 3 3.3 驱动电路设计. 3 3.4 给定对象硬件电路设计. 3 3.
2、5 总硬件图 . 4 4 大林算法控制系统算法设计. 4 4.1 控制算法的原理. 4 4.2 控制器的设计过程. 4 4.3 计算机实现的计算机公式推导. 5 5 大林算法控制系统仿真. 5 5.2 大林算法仿真代码. 6 5.3 波形图及性能分析. 6 5.4 大林算法SIMULINK仿真结构图及波形. 7 6 小结与体会 . 8 参考文献 . 10 附录 . 11 1 1 课题简介1.1 课题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
3、。计算机控制系统是一门理论性、 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。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。 1.2 课题任务设计以 89C51 单片机和AD 、DA 驱动电路、控制电路、滤波电路、被控对象电路等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。1. 硬件电路设计：89C51 最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用DAC0832 和运放等）；
4、由运放实现的被控对象。2. 控制算法：大林控制算法。3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D 转换程序、大林算法控制程序、D/A 输出程序等。4.仿真设计：用Matlab 仿真闭环控制系统。 1.3 设计要求1. 模 入 电 路 能 接 受 双 极 性 电 压 输 入 （ -5V+5V ） ， 模 出 电 路 能 输 出 双 极 性 电 压（-5V+5V ） 。2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。3. 选择被控对象：G ( ),3.341scesTs4. 对象的纯延迟环节se用软件通过数组单元移位实现。5. 定时中断间隔选取50ms，采样周期T 既要是采样中断间隔的整数倍
5、，又满足(0.2 1)T。6. 闭环系统时间常数T按 0.3-0.5 倍的被控对象最大时间常数选择。2 大林算法控制系统方案设计2.1 大林算法总体介绍)( rt)(teD(Z)U(Z)seTs1G(S)C(T)-图 2-1 大林算法设计的闭环控制系统方框图在控制系统设计中，纯滞后往往是影响系统动态特性的不利因素，这种系统如果控制器设计不当， 常常会引起系统产生大的超调或振荡。对这类系统的控制要求，快速性是次要的，2 而主要要求系统没有超调或很少的超调。大林（Dahlin）算法就是一种专门针对工业生产过程中含有纯滞后控制对象的直接数字设计算法。 2.2 振铃现象及其消除所谓振铃（ Ringin
6、g ）现象，是指数字控制器的输出u(k) 以 2T 大幅度上下摆动。振铃现象会引起采样点间系统输出纹波，增加执行机构的磨损，影响多参数系统稳定性。振铃现象与被控对象的特性、闭环时间常数、采样时间、纯滞后时间的大小等有关。2.2.1振铃现象产生的根源由于( )( ) ( )( )( )Y zR zzU z G z，( )( )( )uzzG z，得( )( ) ( )uU zz R z，则对单位阶跃输入11( )1R zz，它有极点z =1，如果( )uz的极点在负实轴上，且与z = -1 接近，则上述两个极点造成的输出瞬态项在不同的时刻可能叠加也可能抵消，导致输出出现波动。2.2.2振铃现象的消除找出 D(z) 中引
