《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器
计算机控制技术课程设计报告---基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告
计算机控制技术课程设计报告---基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告一、控制对象：1.2.1 被控对象本次设计为软件仿真，通过PID算法控制系统在单位阶跃信号u(t)的激励下产生的零状态响应。
传递函数表达式为：(z)0.383(1?0.386??1)(1?0.586??1)?(?)== 1.2.2 设计要求要求系统能够快速响应，并且可以迅速达到期望的输出值。
本次设计选用PID控制算法，PID控制器由比例控制单元P、积分控制单元I和微分控制单元D组成。
其输入e t 与输出u(t)的关系为1??? ? u t =?? e t + ? ? ?? +?? +?0 ?0式中，??为比例系数；??为积分时间常数；??为微分时间常数。
二、控制要求分析：设定目标温度，使温度呈单位阶跃形式在目标温度处趋于震荡稳定。
使系统能够在任意设定的目标温度下，从现有温度达到目标温度，并趋于稳定状态。
三、可行性分析:参考国内外的技术资料，可以通过计算机仿真技术实现该模拟温度闭环控制系统；利用C语言实现基于PID算法的模拟温度闭环控制系统。
四、总体设计：4.1控制系统组成控制系统框图如图1所示。
图1 控制系统框图4.2工作原理：在图1 所示系统中，D(z)为该系统的被控对象，零状态下，输入为单位阶跃信号R的输出u t 反馈给输入。
在参数给定值R的情况下，给定值R与反馈值比较得到偏差e t =R?u t ，经过PID 调节器运算产生相应的控制量，PID 调节器的输出作为被控对象的输入信号，是输入的数值稳定在给定值R。
4.3模拟PID控制算法原理：在模拟系统中PID算法的表达式为：式中，P(t)为调节器输出信号，e(t)为调节器偏差信号，它等于测量值与给定值之差；Kp为调节器的比例系数，1/T1为调节器的积分时间， Td为调节器的微分时间。
在计算机控制系统中，必须对上式进行离散化使其成为数字式的差分方程。
将积分式和微分项近似用求和及增量式表示。
计算机控制系统课设报告--数字温度PID控制器的设计综述
《计算机控制系统A》课程设计任务书一、目的与要求1、通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握；2、结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力；3、培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力；4、要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估；5、报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。
二、主要内容1、数字控制算法分析设计；2、现代控制理论算法分析设计；3、模糊控制理论算法分析设计；4、过程数字控制系统方案分析设计；5、微机硬件应用接口电路设计；6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计；7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现；8、PLC应用控制方案分析与设计；9、数据通信接口电路硬件方案设计与性能分析；10、现场总线控制技术应用方案设计；11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法；12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计；13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计；14、计算机控制系统差错控制技术分析设计；15、计算机控制系统容错技术分析设计；16、工程过程建模方法分析；三、进度计划序号设计内容完成时间备注1 选择课程设计题目，查阅相关文献资料7月13日2 文献资料的学习，根据所选题目进行方案设计7月14日3 讨论设计内容，修改设计方案7月15日4 撰写课程设计报告7月16日5 课程设计答辩7月17日四、设计成果要求1、针对所选题目的国内外应用发展概述；2、课程设计正文内容包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等；3、课程设计总结或结论以及参考文献；4、要求设计报告规范完整。
五、考核方式通过系统设计方案、总结报告、图文质量和学习与设计态度综合考评，并结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神等。
《计算机控制系统课程设计》成绩评定依据如下：1、撰写的课程设计报告；2、独立工作能力及设计过程的表现；3、答辩时回答问题的情况。
pid课程设计
pid 课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握PID控制器的原理、结构和应用，能够运用PID控制器解决实际工程问题。
具体来说，知识目标包括：了解PID控制器的组成部分，掌握PID控制器的工作原理，理解PID控制器在工业控制系统中的应用。
技能目标包括：能够根据系统特性设计和调整PID控制器参数，能够使用PID控制器进行系统控制。
情感态度价值观目标包括：培养学生对自动化技术的兴趣和认识，使学生意识到PID控制器在现代工业中的重要作用。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括PID控制器的原理、结构和应用。
首先，介绍PID控制器的组成部分，包括比例环节、积分环节和微分环节。
然后，讲解PID控制器的工作原理，包括控制器输入输出关系、控制律和参数调整方法。
接着，介绍PID控制器在工业控制系统中的应用，包括过程控制系统、运动控制系统和温度控制系统等。
最后，通过实例分析，让学生学会使用PID控制器解决实际工程问题。
三、教学方法为了实现本节课的教学目标，采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
首先，采用讲授法，系统地讲解PID控制器的原理、结构和应用。
其次，采用讨论法，让学生在小组内讨论PID控制器参数调整的方法和技巧。
再次，采用案例分析法，通过分析实际工程案例，让学生学会运用PID控制器解决实际问题。
最后，采用实验法，让学生在实验室进行PID控制器的设计和调试，巩固所学知识。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，准备了一系列教学资源。
教材方面，选用《自动控制原理》作为主教材，辅助以《PID控制器应用手册》等参考书籍。
多媒体资料方面，制作了PPT课件，展示了PID控制器的原理图、结构图和工程应用案例。
实验设备方面，准备了PID控制器实验装置，让学生能够亲自动手进行实验操作。
此外，还提供了在线教程、视频讲座等网络资源，供学生课后自学。
五、教学评估本节课的教学评估主要包括平时表现、作业和考试三个部分。
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器华北水利水电大学路亚斌,201009532《计算机控制技术》课程设计姓名: 路亚斌学号: 201009532指导老师: 徐俊红王亭岭时间:2013年12月23日——2014年1 月3日《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,201009532目录第一章《计算机课程设计》任务书................................................................ 错误～未定义书签。
1.1 题目二:数字PID控制器设计 ............................................................... 错误～未定义书签。
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器 ............................. 错误～未定义书签。
1.1.2模拟PID控制器设计 ...................................................................... 错误～未定义书签。
1.2 题目三:控制系统的状态空间设计...................................................................... . (1)1.2.1 确定状态反馈阵K ...................................................................... . (1)1.2.2 确定一个全维状态观测器L........................................................... 错误～未定义书签。
第二章位置式PID控制器设计 ..................................................................... .. 错误～未定义书签。
计算机控制课程设计-PID控制器调节
目录一、前言 (1)二、PID控制的基本原理和常用形式及数学模型 (1)三、设计内容 (2)3、1 分析原系统 (2)3、2 2 P控制方式： (3)3、3 PI控制 (5)3、4 PID控制 (8)四、设计总结 (11)4、1、结果分析 (11)4、2、参数的作用 (11)五、设计工作总结及心得体会 (12)六、参考文献 (12)一、前言PID 控制是最早发展起来的经典控制策略，是用于过程控制最有效的策略之一。
由于其原理简单．技术成熟，在宴际应用中较易于整定，在工业控制中得到了广泛的应用。
它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型，其需在线根据系统误差段误差的变化率等简单参数，经过经验进行调节器参数在线整定，即可取得满意的结果。
具有很大的适应性和灵话性。
PID 控制中的积分作用可以减少稳态误差，但男一方面也容易导魏积分饱和，使系统的超调量增大。
微分作用可提高系统的响应速度，但其对高频干扰特别敏感，甚至会导致系统失稳。
所以，正确计算P1D 控制器的参数，有效合理地宴现PID 控制器的设计，对于PID 控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。
二、PID 控制的基本原理和常用形式及数学模型具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称PID 控制器。
这种组合具有三种基本规律各自的特点，其运动方程为：dtt de dt t e t e t m K K K K K d p ti p p )()()()(0++=⎰ 相应的传递函数为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=S S s K K K G d i p c 1)(SS S K K Kd i p12++∙=图1 PID 控制的结构图若14<Tiτ，则可以写成：=)(s G c()()SS S KKiP1121++∙ττ由此可见，当利用PID 控制器进行串联校正时，除可使系统的型别提高一级外，还将提供两个负实零点。
与PI 控制器相比，PID 控制器除了同样具有提高系统的稳态性能的优点外，还多提供一个负实零点，从而在提高系统动态性能方面，具有更大的优越性。
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器《计算机控制技术》课程设计姓名,学号,指导老师,时间,——2014年1 月3日《计算机控制技术》课程设计目录第一章《计算机课程设计》任务书................................................................ 错误～未定义书签。
1.1 题目二:数字PID控制器设计 .............................................................. 错误～未定义书签。
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器 ............................ 错误～未定义书签。
1.1.2模拟PID控制器设计 .................................................................... 错误～未定义书签。
1.2 题目三:控制系统的状态空间设计 ..................................................................... (1)1.2.1 确定状态反馈阵K ...................................................................... .. (1)1.2.2 确定一个全维状态观测器L ........................................................ 错误～未定义书签。
第二章位置式PID控制器设计 ..................................................................... .. 错误～未定义书签。
2.1 位置式PID控制器算法 ..................................................................... ..... 错误～未定义书签。
计算机控制技术数字PID
计算机控制技术实验报告题目：数字PID仿真姓名：学号：班级：2014年05月18日一、仿真设计的目的 (3)二、主要任务及仿真要求 (3)三、整定方法 (4)四、数字PID控制器 (4)五、仿真框图及增量式算法的流程图 (7)六、各个模型的输出曲线的软件界面显示 (8)模型一：（T=1s） (8)模型一：（T=2s） (8)模型二：（T=1s） (9)模型三：（T=1s） (9)七、各个模型仿真的前40步数据 (10)八、实验结果评价 (11)九、实验体会 (11)十、附录一： (12)%% digital PID controller 模型一 (12)%% digital PID controller 模型二 (12)%% digital PID controller 模型三 (13)附录二：使用MATLAB编制的软件 (13)模型一： (13)模型二： (17)模型三： (21)一、仿真设计的目的PID 控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，是迄今为止最稳定的控制方法之一。
它所涉及的参数物理意义明确，理论分析体系完整，并为工程界所熟悉，因而在工业过程控制中得到了广泛应用，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。
然而实际工业生产过程中，许多被控过程机理复杂，具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点。
在噪声、负载扰动等因素的影响下，过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化。
常规PID 控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性很差。
这就要求在PID 控制中，不仅PID 参数的整定不依赖于对象数学模型，并且PID 参数能够在线调整，以满足实时控制的要求。
从实际需要出发，对数字PID 控制算法进行仿真研究，得到一种好的数字PID 控制算法，不仅可以减少操作人员的负担，还可以使系统处于最佳运行状态。
因此，对数字PID 控制器的仿真及研究具有重要的实际意义。
数字PID控制器
t
0 e( )d u0
积分时间
控制器输出信 号的起始值
当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或 减小）；当偏差消失时，输出能保持在某一值上。
积分作用具有保持功能 e
，故积分控制可以消除余差
E
。
t
y
积分输出信号随着时间
逐渐增强，控制动作缓慢，
故积分作用不单独使用。
t
2. PID控制原理---积分控制
2024/1/1
22
1、P（比例）控制
R2
R1 -
ui(t)
+
uo(t)
Gc (s)
Uo (s) Ui (s)
R2 R1
KP
控制器的输出信号u与输入偏差信号e成比例关系
u(t) Kce(t) u0
比例增益
控制器输出信号 的起始值
增量形式 u(t) Kce(t)
比例调节器
e
控制规律：
u(t ) K Pe(t ) u0 其中：K P 为比例系数；
U(z)=(-a1z-1-a2z- ２ -…-anz-n)U(z)+(b0+b1z-1+…+bmzm)E(z）
u(k)=-a1u(k-1)-a2u(k-2)-…-anu(k-n) +b0e(k)+b1e(k-1)+…+bme(k-m))
5.校验
控制器D(z)设计完并求出控制算法后，须按图4-1所 示的计算机控制系统检验其闭环特性是否符合设计要求， 这一步可由计算机控制系统的数字仿真计算来验证，如 果满足设计要求设计结束，否则应修改设计。
动态质量变坏，引起被控量振荡甚至
导致闭环不稳定。
25
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《计算机控制技术》课程设计--数字pid控制器华北水利水电大学路亚斌,201009532《计算机控制技术》课程设计姓名: 路亚斌学号: 201009532指导老师: 徐俊红王亭岭时间:2013年12月23日——2014年1 月3日《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,201009532目录第一章《计算机课程设计》任务书................................................................ 错误～未定义书签。
1.1 题目二:数字PID控制器设计 ............................................................... 错误～未定义书签。
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器 ............................. 错误～未定义书签。
1.1.2模拟PID控制器设计 ...................................................................... 错误～未定义书签。
1.2 题目三:控制系统的状态空间设计...................................................................... . (1)1.2.1 确定状态反馈阵K ...................................................................... . (1)1.2.2 确定一个全维状态观测器L........................................................... 错误～未定义书签。
第二章位置式PID控制器设计 ..................................................................... .. 错误～未定义书签。
2.1 位置式PID控制器算法 ..................................................................... ...... 错误～未定义书签。
2.1.1 位置式PID控制算法表达式 ......................................................... 错误～未定义书签。
2.1.2 位置式PID算法传递函数 ............................................................. 错误～未定义书签。
2.2 位置式PID控制器simulink仿真 ............................................................ 错误～未定义书签。
2.2.1 位置式PID控制器simulink仿真 .................................................. 错误～未定义书签。
2.2.2 simulink仿真重要模块参数设置 ..................................................... 错误～未定义书签。
2.2.3 simulink仿真Scope响应曲线 ..................................................................... (4)2.3 位置式PID控制器的应用范围及特点 ..................................................................... ............ 5 第三章增量式PID控制器设计 ..................................................................... .. (6)3.1 增量式PID控制器算法 ..................................................................... (6)3.1.1 增量式PID控制算法表达式 ..................................................................... (6)3.1.2 增量式PID算法传递函数 ..................................................................... . (6)《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,2010095323.2 增量式PID控制器simulink仿真 ..................................................................... (6)3.2.1 增量式PID控制器simulink仿真 ..................................................................... .. (6)3.2.2 simulink仿真重要模块参数设置 ..................................................................... .. (7)3.2.3 simulink仿真Scope响应曲线 ..................................................................... (8)3.3 增量式PID控制器的应用范围及特点 ..................................................................... ............ 8 第四章模拟PID控制器设计 ..................................................................... (9)4.1 simulink开环单位阶跃响应...................................................................... . (9)4.1.1 重要模块参数设置及仿真设置...................................................................... . (9)4.2 simulink闭环单位阶跃响应....................................................................... 错误～未定义书签。
4.2.1 闭环模块及其参数设置....................................................................错误～未定义书签。
4.2.2 PID参数整定 ..................................................................... ................ 错误～未定义书签。
第五章求状态反馈阵K....................................................................... ............. 错误～未定义书签。
5.1 求闭环系统的期望极点...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
5.2 求出开环系统的状态空间表达式............................................................ 错误～未定义书签。
5.3 判断开环系统的能控能观性....................................................................错误～未定义书签。
5.4 求用于极点配置的状态反馈矩阵K ...................................................................... (17)5.5 simulink中仿真...................................................................... ...............................................18 第六章配置状态观测器...................................................................... .............. 错误～未定义书签。
6.1 检验开环系统是否能观...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
6.2 观测器极点配置...................................................................... .................. 错误～未定义书签。
6.3 求出观测器增益矩阵L ...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
6.4 求全维状态观测器方程...................................................................... ...... 错误～未定义书签。
《计算机控制技术》课程设计华北水利水电大学路亚斌,201009532参考文献...................................................................... .......................................... 错误～未定义书签。