課程設(shè)計(jì)報(bào)告---最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　能源與動(dòng)力工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目： 最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程： 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　

2、專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

3、 </p><p><b>　　第 一 部 分</b></p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b></p><p><b>　　書(shū)</b></p><p>　　《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)

4、任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　一、課題名稱(chēng)</b></p><p><b>　　最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　二、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，

5、它對(duì)幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和實(shí)際動(dòng)手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。</p><p>　　《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是一門(mén)理論性、實(shí)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程，它需要控制理論、程序設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)融合。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)學(xué)生控制算法設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)控制算法的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生從整體上了解計(jì)算

6、機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際組成，掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，編程調(diào)試，為從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的調(diào)試工作打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)以89C51單片機(jī)和ADC、DAC等電路、由運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)的被控對(duì)象構(gòu)成的計(jì)算機(jī)單閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。</p><p>　　1. 硬件電路

7、設(shè)計(jì)：89C51最小系統(tǒng)加上模入電路（用ADC0809等）和模出電路（用TLC7528和運(yùn)放等）；由運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的被控對(duì)象。</p><p>　　2. 控制算法：最少拍控制。</p><p>　　3. 軟件設(shè)計(jì)：主程序、中斷程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、濾波程序、最少拍控制程序、D/A輸出程序等。</p><p><b>　　四、課程設(shè)計(jì)要求</b><

8、;/p><p>　　1. 模入電路能接受雙極性電壓輸入（-5V~+5V），模出電路能輸出雙極性電壓（-5V~+5V）。</p><p>　　2. 模入電路用兩個(gè)通道分別采集被控對(duì)象的輸出和給定信號(hào)。</p><p>　　3. 每個(gè)同學(xué)選擇不同的被控對(duì)象：</p><p>　　4. 設(shè)計(jì)無(wú)紋波最少拍控制器。被控對(duì)象有積分環(huán)節(jié)的按斜坡輸入信號(hào)設(shè)計(jì)控制

9、器，否則按階躍輸入信號(hào)設(shè)計(jì)控制器。</p><p>　　5. 定時(shí)中斷間隔可在10-50ms中選取，采樣周期取采樣中斷間隔的整數(shù)倍，可取1000-2000ms，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。</p><p>　　6. 濾波方法可選擇平均值法，中值法等。</p><p>　　有關(guān)的設(shè)計(jì)資料可參考《計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》的相關(guān)內(nèi)容。</p><p>　　五、課

10、程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　1. 控制系統(tǒng)能正確運(yùn)行。</p><p>　　2. 正確整定PID參數(shù)后，系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)<15%</p><p><b>　　六、進(jìn)度安排</b></p><p>　　七、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：</p><p>　　總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程，寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告

11、具體內(nèi)容要求如下：</p><p>　　1．課程設(shè)計(jì)的目和設(shè)計(jì)的任務(wù)。</p><p>　　2．課程設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　3．控制系統(tǒng)總框圖及系統(tǒng)工作原理。</p><p>　　4．控制系統(tǒng)的硬件電路連接圖（含被控對(duì)象），電路的原理。 </p><p>　　5．軟件設(shè)計(jì)流程圖及其說(shuō)明。</p>

12、<p>　　6．電路設(shè)計(jì)，軟件編程、調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析解決方法。</p><p>　　7．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析。</p><p><b>　　8．體會(huì)。</b></p><p><b>　　第 二 部 分</b></p><p><b>　　課</b></p&

13、gt;<p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b></p>

14、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 課題簡(jiǎn)介7</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的7</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容7</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)要求8</p><p>　　2 最小拍控

15、制方案設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)總體介紹8</p><p>　　2.2 控制系統(tǒng)框圖及閉環(huán)工作原理9</p><p>　　3最小拍控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 總體硬件電路圖10</p><p>　　3.2 輸入雙極性的實(shí)現(xiàn)原理11</p><p

16、>　　3.3 輸出雙極性的實(shí)現(xiàn)原理11</p><p>　　3.4 給定的被控對(duì)象的實(shí)現(xiàn)12</p><p>　　4 最小拍無(wú)紋波系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 最小拍無(wú)紋波控制的基本原理12</p><p>　　4.2 最小拍無(wú)紋波控制的算法實(shí)現(xiàn)13</p><p>　　5最小拍無(wú)紋

17、波控制軟件編程設(shè)計(jì)14</p><p>　　5.1 主程序及中斷程序的流程圖14</p><p>　　5.2 重要程序的作用與實(shí)現(xiàn)14</p><p>　　5.2.1任務(wù)的分配14</p><p>　　5.2.2重要程序的源碼介紹14</p><p>　　6 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析16</p><

18、;p>　　6.1 仿真的情況16</p><p>　　6.2 上機(jī)調(diào)試過(guò)程16</p><p>　　7 小結(jié)與體會(huì)17</p><p>　　8 參 考 文 獻(xiàn)18</p><p><b>　　1 課題簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的</p><

19、;p>　　課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對(duì)幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和實(shí)際動(dòng)手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。</p><p>　　《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是一門(mén)理論性、實(shí)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程，它需要控制理論、程序設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)等

20、方面的知識(shí)融合。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)學(xué)生控制算法設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)控制算法的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生從整體上了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際組成，掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，編程調(diào)試，為從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的調(diào)試工作打下基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　設(shè)計(jì)以89C51單片機(jī)和ADC、DAC等電路、由運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)的被控對(duì)象構(gòu)成的計(jì)算機(jī)單閉環(huán)反

21、饋控制系統(tǒng)。</p><p>　　1. 硬件電路設(shè)計(jì)：89C51最小系統(tǒng)加上模入電路（用ADC0809等）和模出電路（用TLC7528和運(yùn)放等）；由運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的被控對(duì)象。</p><p>　　2. 控制算法：最少拍控制。</p><p>　　3. 軟件設(shè)計(jì)：主程序、中斷程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、濾波程序、最少拍控制程序、D/A輸出程序等。</p><p

22、>　　1.3 課程設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1. 模入電路能接受雙極性電壓輸入（-5V~+5V），模出電路能輸出雙極性電壓（-5V~+5V）。</p><p>　　2. 模入電路用兩個(gè)通道分別采集被控對(duì)象的輸出和給定信號(hào)。</p><p>　　3. 每個(gè)同學(xué)選擇不同的被控對(duì)象：</p><p>　　設(shè)計(jì)無(wú)紋波最少拍控制器。被控對(duì)象有

23、積分環(huán)節(jié)的按斜坡輸入信號(hào)設(shè)計(jì)控制器，否則按階躍輸入信號(hào)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)控制器。</b></p><p>　　5. 定時(shí)中斷間隔可在10-50ms中選取，采樣周期取采樣中斷間隔的整數(shù)倍，可取1000-2000ms，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。</p><p>　　6. 濾波方法可選擇平均值法，中值法等。</p><p&g

24、t;　　有關(guān)的設(shè)計(jì)資料可參考《計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》的相關(guān)內(nèi)容。</p><p>　　2 最小拍控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)總體介紹</p><p>　　數(shù)字控制器的連續(xù)化控制技術(shù)，是立足于連續(xù)控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)，然后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)字模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方法在被控對(duì)象的特性不太清楚的情況下，人們可以充分利用技術(shù)成熟的連續(xù)化設(shè)計(jì)技術(shù),并把它移植

25、到計(jì)算機(jī)上予以實(shí)現(xiàn)。但是連續(xù)化設(shè)計(jì)技術(shù)要求相當(dāng)短的采樣周期，因此只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制算法。由于控制任務(wù)的需要，當(dāng)所選擇的采樣周期比較大或?qū)刂瀑|(zhì)量要求比較高時(shí)，必須從被控對(duì)象的特性出發(fā)，直接根據(jù)計(jì)算機(jī)控制理論（采樣控制理論）來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，這類(lèi)方法稱(chēng)為離散化設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　在數(shù)字隨動(dòng)控制系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)的輸出值盡快地跟蹤給定值的變化，最少拍控制就是為滿(mǎn)足這一要求的一種離散化設(shè)計(jì)方法。所謂最少拍控制

26、，就是要求閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)于某種特定的輸入在最少個(gè)采樣周期內(nèi)達(dá)到無(wú)靜差的穩(wěn)態(tài)，且閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)具有以下形式：</p><p>　　式中N是在可能情況下的最小正整數(shù)。這一形式表明閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)在N個(gè)采樣周期后變?yōu)?，從而意味著系統(tǒng)在N拍之內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。</p><p>　　最小拍閉環(huán)控制系統(tǒng)包括給定值，輸出值，D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，數(shù)字控制器，被控對(duì)象，零階保持器等環(huán)節(jié)。</p>&l

27、t;p>　　2.2 控制系統(tǒng)框圖及閉環(huán)工作原理</p><p><b>　　圖1 控制系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　最小拍雙通道采樣的閉環(huán)系統(tǒng)框圖如上所示，在該系統(tǒng)中對(duì)給定值r(t)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換采樣，得到離散化的r(z),并且對(duì)輸出值c(t)也進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，得到c(z)，然后計(jì)算有e(k）=c(k)-r(z)。D(z)為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)，

28、U(z)為輸出的控制量，然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后得到模擬控制量U(t)對(duì)包含零階保持器的被控量進(jìn)行控值進(jìn)而達(dá)到要求的最小拍控制的目的。</p><p>　　3最小拍控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 總體硬件電路圖</p><p>　　圖2 總體硬件電路圖</p><p>　　3.2 輸入雙極性的實(shí)現(xiàn)原理</p>&l

29、t;p>　　圖3雙極性的輸入電路</p><p>　　由上圖我們可以知道輸入通道IN7和IN6加了上拉電阻，5號(hào)沒(méi)加。IN1~IN5的模擬量的允許輸入范圍：0~4.98V。而加了上拉電阻的IN7和IN6端口，當(dāng)輸入IN7的電壓為0V時(shí)，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換的電壓為2.5V；當(dāng)輸入IN7的電壓為-5V時(shí)，進(jìn)入轉(zhuǎn)換的電壓為0V。就是說(shuō)，輸入到外端口的電壓Uout和進(jìn)入轉(zhuǎn)換的電壓Uin的關(guān)系是Uin=(Uout+Vcc

30、)/2,因此能夠在IN7端口加上-5V~+4.96V的電壓也可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的功能。</p><p>　　3.3 輸出雙極性的實(shí)現(xiàn)原理</p><p>　　圖4 雙極性的輸出電路</p><p>　　上圖為雙極性的輸出電路，該電路通過(guò)放大器和電阻的一系列計(jì)算關(guān)系實(shí)現(xiàn)輸出的雙極性。具體的說(shuō)，就是R2左端的電壓為轉(zhuǎn)換輸出的單極性電壓Vdan,該電壓的大小為，這就是原本單極性

31、輸出的正常電壓。但是加上如上的電路之后，我們?cè)O(shè)輸出電壓為Vout,因?yàn)橛疫叺姆糯笃?號(hào)端口接地，所以2號(hào)端口也虛地，即電壓為0V。又因?yàn)榉糯笃?號(hào)端子向右可以認(rèn)為是斷路，沒(méi)有電流。綜上，于是有：所以</p><p>　　只要調(diào)試W102是W102加上R4為2K，那么輸出的電壓，由此可知，實(shí)現(xiàn)了D/A轉(zhuǎn)換的雙極性輸出。</p><p>　　3.4 給定的被控對(duì)象的實(shí)現(xiàn)</p>

32、<p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中有8個(gè)被控對(duì)象，我們?nèi)∑渲幸粋€(gè)分析被控對(duì)象是如何實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　比如，被控對(duì)象為的實(shí)現(xiàn)的硬件電路圖為</p><p>　　圖5 被控對(duì)象實(shí)現(xiàn)硬件電路圖</p><p>　　在該圖中，左邊的積分環(huán)節(jié)通過(guò)選取500K的輸入電阻和2UF的并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)，右邊的放大器上并聯(lián)了R=200K和C=2uF實(shí)現(xiàn)時(shí)間常數(shù)T2=0.4

33、s，然后通過(guò)R7/R8=4實(shí)現(xiàn)放大系數(shù)Kp=4的要求?？傊ㄟ^(guò)這個(gè)例子我說(shuō)明了積分環(huán)節(jié)、時(shí)間常數(shù)和放大系數(shù)是如何在接線(xiàn)中實(shí)現(xiàn)的。其他的被控對(duì)象依次類(lèi)推。</p><p>　　4 最小拍無(wú)紋波系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 最小拍無(wú)紋波控制的基本原理</p><p>　　最小拍控制的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)要求有如下的形式：</p><p&

34、gt;　　這一形式表明經(jīng)歷有限個(gè)采樣周期后輸出能跟上輸入的變化，系統(tǒng)在采樣點(diǎn)沒(méi)有靜差。</p><p>　　根據(jù)z變換的終值定理和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的情況，要求系統(tǒng)的</p><p><b>　　既有</b></p><p>　　這里F(z)是關(guān)于的待定系數(shù)多項(xiàng)式。顯然，為了使能夠?qū)崿F(xiàn)，F(xiàn)(z)首項(xiàng)應(yīng)為1，即</p><p>

35、;　　因此最少拍控制器D(z)為</p><p>　　最小拍無(wú)紋波控制系統(tǒng)要求在非采樣時(shí)間的時(shí)候也沒(méi)有偏差，因此必須滿(mǎn)足：</p><p>　?、賹?duì)階躍輸入，當(dāng)t≥NT時(shí)，有y(t)=常數(shù)。</p><p>　?、趯?duì)速度輸入，當(dāng)t≥NT時(shí)，有y'(t)=常數(shù)。</p><p>　　③對(duì)加速度輸入，當(dāng)t≥NT時(shí)，有y''

36、(t)=常數(shù)。</p><p>　　因此，設(shè)計(jì)最小拍無(wú)紋波控制器時(shí)，對(duì)速度輸入函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則Gc(s)必須至少有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，使得控制信號(hào)u(k)為常值時(shí)，Gc(s)的穩(wěn)態(tài)輸出是所要求的速度函數(shù)。同理，若針對(duì)加速度輸入函數(shù)設(shè)計(jì)的無(wú)紋波控制器，則Gc(s)中必須至少有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)。</p><p>　　最小拍控制的廣義對(duì)象含有D個(gè)采樣周期的純滯后所以其中。</p><p

37、>　　要使控制信號(hào)u(k)在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中為常數(shù)或0，那么只能是關(guān)于的有限多項(xiàng)式。因此</p><p>　　4.2 最小拍無(wú)紋波控制的算法實(shí)現(xiàn)</p><p>　　對(duì)于具體的被控對(duì)象，如，要實(shí)現(xiàn)對(duì)它的計(jì)算機(jī)控制算法的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算。采樣周期選擇1s,定時(shí)中斷選擇為10ms,就是說(shuō)100個(gè)定時(shí)中斷后進(jìn)行采樣。首先廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)，對(duì)于該式，輸入速度信號(hào)，能滿(mǎn)足無(wú)紋波控制的要

38、求，且D=0,q=2,v=1,w=1,且j<q,故有m=w+d=1,n=v-j+q=2.對(duì)單位速度輸入信號(hào)，，因?yàn)?，故可以解?由此可知,</p><p>　　,于是求得,進(jìn)一步可知</p><p>　　u(k)=0.593u(k-1)+0.4070u(k-2)+0.6294e(k)-0.4087e(k-1)+0.0293e(k-2),這就是計(jì)算機(jī)控制所要的控制式。</p>

39、;<p>　　5最小拍無(wú)紋波控制軟件編程設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 主程序及中斷程序的流程圖</p><p>　　圖6 主程序及中斷程序的流程圖</p><p>　　5.2 重要程序的作用與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　5.2.1任務(wù)的分配</p><p>　　如流程圖所示，主程序的作用是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化

40、和變量初始化的操作，包括設(shè)定定時(shí)器的工作狀態(tài)、定時(shí)器裝初值、設(shè)定外中斷類(lèi)型、開(kāi)外中斷和定時(shí)中斷、啟動(dòng)定時(shí)器、D/A清零、變量清零等內(nèi)容，完成上述操作后就等待進(jìn)入定時(shí)中斷。</p><p>　　同樣如圖所示，定時(shí)中斷程序?qū)崿F(xiàn)的功能有兩個(gè)：一是重新裝入定時(shí)初值，二是啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換進(jìn)而能進(jìn)入轉(zhuǎn)換外中斷。</p><p>　　外中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)了采樣和計(jì)算輸出控制量的功能。首先檢查是否到了同步信號(hào)

41、，如果到了，就把輸出清零、變量初始化并給采樣周期值，沒(méi)到就檢查是否到了采樣周期。如果到了采樣周期，就進(jìn)行下一步的采樣和計(jì)算。具體就是，依次采樣7號(hào)通道和6號(hào)通道，然后計(jì)算出偏差。根據(jù)之前算得的公式計(jì)算出控制輸出u(k),然后檢查控制量是否溢出，溢出了就取相應(yīng)的最值。這之后輸出控制量。最后進(jìn)行控制量和偏差的遞推和采樣周期恢復(fù)，就返回了。</p><p>　　5.2.2重要程序的源碼介紹</p><

42、;p><b>　　A/D轉(zhuǎn)換程序</b></p><p><b>　　If(TC==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　cont=ADC_7-128;</p><p><b>　　DEFI=0;</b></

43、p><p><b>　　str =0;</b></p><p><b>　　str =1;</b></p><p><b>　　EX1 =0;</b></p><p><b>　　k =200;</b></p><p>　　Wh

44、ile(k>0) k--;</p><p><b>　　EX1 =1;</b></p><p>　　set =ADC_7-128;</p><p><b>　　DEFI=1;</b></p><p>　　EK=cont-set;</p><p><b>　　

45、........</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　從以上程序中我們可以知道，當(dāng)采樣周期到時(shí)，首先采樣7號(hào)端口的數(shù)值然后選中6號(hào)端口，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，等待200uS后，采樣6號(hào)端口的數(shù)值，需要注意的一點(diǎn)是在6號(hào)端口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后也會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)影響計(jì)算機(jī)的控制，因此在等待轉(zhuǎn)換之前要先關(guān)掉外部中斷，等轉(zhuǎn)換完成后再打開(kāi)。于是兩通道

46、都完成采樣了。</p><p><b>　　最少拍控制程序</b></p><p>　　開(kāi)始我們已經(jīng)計(jì)算出最小拍的控制輸出和偏差以及之前的控制輸出之間的關(guān)系是：</p><p>　　u(k)=0.593u(k-1)+0.4070u(k-2)+0.6294e(k)-0.4087e(k-1)+0.0293e(k-2)。于是首先定義一些變量KK0、K

47、K1、KK2、KK3、PP1、PP2、PP3，在主函數(shù)中賦給他們計(jì)算出的相應(yīng)的數(shù)值，然后在中斷服務(wù)程序里進(jìn)行計(jì)算，對(duì)應(yīng)的程序就是：</p><p>　　float KK0 = 0.6294; //系數(shù)kk0</p><p>　　float KK1 = -0.4087; //系數(shù)kk1</p><p>　　fl

48、oat KK2 = 0.0293; //系數(shù)kk2</p><p>　　float KK3 = 0; //系數(shù)kk3</p><p>　　float PP1 = 0.593; //系數(shù)pp1</p><p>　　float PP2 = 0.407;

49、 //系數(shù)pp2</p><p>　　float PP3 = 0; //系數(shù)pp3</p><p>　　float G = 1; //增益調(diào)整</p><p>　　...........................</p><p>　　i = KK0*EK +

50、 KK1*EK_1 + KK2*EK_2+KK3*EK_3 ;</p><p>　　j = PP1*UK_1 + PP2*UK_2 + PP3*UK_3;</p><p>　　UK = G*i + j;</p><p><b>　　濾波程序的介紹</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)濾波的功能，要定義四個(gè)變量來(lái)保存采

51、樣值M,M_1,N,N_1。</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　cont=(ADC_7-128+M+M_1)/3;</p><p><b>　　M_1=M;</b></p><p>　　M=ADC_7-128;</p><p><b&g

52、t;　　........</b></p><p>　　set =(ADC_7-128+N+N_1)/3;</p><p><b>　　N_1=N;</b></p><p>　　N=ADC_7-128;</p><p>　　通過(guò)滑動(dòng)的方法，每次計(jì)算偏差EK時(shí)取本次和前兩次的采樣值取平均的方法，實(shí)現(xiàn)了濾波的功能

53、，并且通過(guò)變量M,M_1,N,N_1的遞推實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)的效果。</p><p><b>　　6 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析</b></p><p><b>　　6.1 仿真的情況</b></p><p>　　為了驗(yàn)證我們計(jì)算的數(shù)據(jù)是否正確，我們首先利用老師給的MATLAB仿真程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行了仿真，得到的情況如下：</p>&

54、lt;p><b>　　圖7 仿真效果圖</b></p><p>　　從圖上的效果來(lái)看是能夠滿(mǎn)足控制的要求的，所計(jì)算的數(shù)據(jù)是正確的。</p><p>　　6.2 上機(jī)調(diào)試過(guò)程</p><p>　　以下為針對(duì)以上介紹的例子在成功時(shí)的輸出波形圖：</p><p>　　圖8 成功輸出波形圖</p><p

55、><b>　　7 小結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　本學(xué)期一開(kāi)學(xué),我們就開(kāi)始了為期一周的計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)、研讀范例程序、控制算法設(shè)計(jì)、軟件編程調(diào)試、實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)階段。最終在整個(gè)小組同學(xué)的共同努力和小組其他成員的幫助下，完成了此次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)并收獲甚多。</p><p>　　感謝zz老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)和對(duì)我們的耐心指導(dǎo)，讓我在整個(gè)課程

56、設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)到了很多。也要感謝我們小組的組員，正是有了大家的共同努力，我們的各項(xiàng)任務(wù)，包括前期資料的借閱，中期接線(xiàn)程序的編寫(xiě)與調(diào)試，后期資料的匯總，都在大伙合作的前提下順利的完成。本次設(shè)計(jì)，令我印象最為深刻的當(dāng)屬上機(jī)程序的調(diào)試，那可是絞盡腦汁兒，一方面由于對(duì)程序編程本身的不太熟悉，另一方面由于對(duì)上學(xué)期計(jì)控知識(shí)的淡淡遺忘，上機(jī)調(diào)試在我們整個(gè)流程中占據(jù)了超過(guò)70%的時(shí)間。我們小組成員積極參與談?wù)?，課后主動(dòng)翻閱資料，在仍然沒(méi)有結(jié)果的情況下，

57、我們請(qǐng)教了老師，老師給我們講明了程序可能出錯(cuò)的地方，并教給我們利用Keil軟件的單步中斷查詢(xún)程序錯(cuò)誤的方法，我們汲取了老師的教訓(xùn)，認(rèn)真閱讀程序，并采用單步中斷的方式最終查出了程序出錯(cuò)的地方。</p><p>　　雖然計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)的時(shí)間很短，但我們過(guò)的很充實(shí)，學(xué)會(huì)了原硬件電路設(shè)計(jì)、研讀范例程序、控制算法設(shè)計(jì)、軟件編程調(diào)試，加深了對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的認(rèn)識(shí)，鍛煉了自己吃苦耐勞和不怕困難的優(yōu)良作風(fēng)。我們?cè)趯?shí)際的操作中

58、更深刻的掌握學(xué)過(guò)的知識(shí)，在參觀(guān)實(shí)習(xí)中開(kāi)闊了眼界，拓寬了視野，對(duì)我們?nèi)蘸笞呱仙鐣?huì)有非常大的幫助。</p><p><b>　　8 參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 于海生主編，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，北京：清華大學(xué)出版社，1999</p><p>　　[2] 張艷兵等編著，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008</p&

59、gt;<p>　　[3] 張毅剛主編，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[4] 陳濤編著，單片機(jī)應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[5] 樓然苗, 李光飛編著, 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo), 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2007 </p><p>　　[7] 控制、電子技術(shù)類(lèi)雜志