计算机控制技术课程设计容器水位控制系统的设计

计算机控制技术课程设计题 目： 容器水位控制系统的设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 二一年十二月二十二日目 录1. 课程设计目的22. 课程设计题目的描述和要求23. 课程设计报告内容24. 结论75. 心得体会8一.设计的目的通过课程设计，掌握以下知识和技能：1.培养针对课题需要，选择和查阅有关手册.图表及文献资料的自学能力。2.提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力单片机应用系统的硬件设计。3.通过对课题设计熟悉单片机用系统开发.研制的过程，软硬件设计的方法。二设计要求2.1课程设计的要求和内容（包括原始数据.技术要求.工作要求）1.要求设计水位控制系统，要求无余差，超调小，水位稳定速度快。2.硬件采用51系列单片机，采用阀门作为控制元件。3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法2.2课程设计图纸内容及张数1.画出系统控制框图。2.要求用protel设计出硬件电路图。3.画出软件流程图。三课程设计报告内容1.模拟PID控制原理在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。为了说明控制器的原理，以图1.1的例子说明。给定输入信号n0(t)与实际输出信号n(t)进行比较，其差值e(t)=n0(t)-n(t),经过PID控制器调整输出控制信号u(t),u(t)对目标进行作用，使其按照期望运行。常规的模拟PID控制系统原理框图如同1.2所示。该系统有模拟PID和被控对象组成。图中r(t)是给定的期望值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值，给定值与实际值构成控制偏差e(t)=r(t)-y(t)。e(t)作为PID控制的输入，u(t)作为PID控制的输出和被控对象的输入。构成PID和被控对象的输入。构成PID控制的规律为： 其中：Kp为控制器的比例系数 Ti为控制器的积分时间，也称积分系数 Td为控制器的未分时间，也称微分系数2.系统控制框图程序模块3.protel硬件控制框图4.软件设计4.1设计流程图:主要程序流程说明：主程序首先进行初始化，包括PID参数设定及赋初值。然后循环做执行以下程序：等待延时程序时间到，通过AD转换对反馈值采样，根据设定值减反馈值计算偏差进而计算输出值，根据输出值算出DA的值，以此改变阀门的开度。 4.2程序 #pragma db oe sb#include include #define DAC0832 XBYTE0x7fff /* 定义DAC0832端口地址 */#define uchar unsigned charsbit A=0;/模拟通道选择位sbit BB=0;sbit C=0;sbit ST=P22; sbit EOC=P21; sbit OE=P20; void ad();/模数转换void PID();/PID计算void delay()；/延时int a=0,b=0,out=0;double p=0.4,i=0.1,d=0;/PID参数设定double s=0,e0=0,elast=0,in=200; main()OE=1; while(1) delay（10）;/设置采样时间 ad();/模数转换 PID();/进行PID运算 DAC0832=out;/将运算结果送至数模转换器 void delay(long i)/延时 int j=255; while(i-) for(;j0;j-); void ad() /模数转换 ST=0; ST=1; ST=0;/启动转换 while(EOC=0); /等待转换结束void PID() /PID计算 e0=in-P0;/偏差值 out=p*(e0+i*s+d*(e0-elast);/由公式计算输出值 s=s+e0;/累计偏差 elast=e0; 4. 结论测试结果：用Keil uVision3编写程序，经检查成功后，通过编译链接产生*.hex文件，并用Proteus 7.5设计绘制电路图，并将生成的*.hex文件导入芯片中，进行仿真。满足无余差，超调小，水位稳定速度快的要求。五心得体会：经过两周的忙碌与学习，自己取得了很大的进步，我的心情无法平静。但是在学习过程当中由于经验的匮乏，知识局限，遇到不少困难，很多可敬的师长、同学、朋友给了我许多帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！ 虽然本次实训是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。参考书目：1 单片机的C语言应用程序设计 马忠梅 北京航空航天出版，20062 计算机控制技术 于海生 机械工业出版社，20073 单片机原理及接口技术（第3版） 李朝青 北京航空航天大学出版社，2006 4 51单片机C设计快速入门 田立，田青，代万震 人民邮电出版社，20075 51单片机设计实例 楼然苗，李光飞 北京航空航天大学出版社，20046 51单片机开发入门与典型实例 王守中 人民邮电出版社，2007- 8 -