计算机控制技术课程设计控制系统的状态空间设计

前 言

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。 1、比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 2、积分（I）控制

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器

西安石油大学

课 程 设 计

电子工程学院 自动化专业 自1201班 题 目 《计算机控制技术》课程设计 油库安全监控系统硬件设计一（采用板卡方案） 学号201105080316学生郑志梁 指导老师徐 竟 天

二○一五年十月

《计算机控制技术》

课程设计任务书

题 目 学生姓名 郑志梁 油库计算机监控系统硬件设计一（采用板卡方案） 学号 201105080316 专业班级 自1201 课程设计主要完成某油库计算机监控系统硬件设计。要求运用已学过各类传感器、输入输出模块、工控计算机、现场总线等的知识，完成计算机监控系统硬件方案、设备选型、总体设计等各功能的设计。 要求熟悉相关计算机监控系统的硬件组成与设计方案，学会计算机监控系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机监控系统硬件方案的能力。 课程设计内容及基本要求如下： 1.熟悉油库工艺流程、监控目标及监控要求。 2.学会常用的监控系统I/O硬件（各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等）参数及使用，了解其工作原理。 3.学会不同自动化设备厂家各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等的选型，能用所选厂家硬件搭建符合工艺流程和监控目标的硬件系统。 4.完成监控系统硬件方

《计算机控制技术》

课程设计报告

题 目： 液位单闭环计算机监控系统设计 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 自动化XX班 学生姓名： 某某 学 号： xxxxxxxxxx 指导教师： xxxx

2014年6月 23日至2014年 6 月 27日

Xxxxxxxxxxxxxx学校

计算机控制技术课程设计任务书

一、 设计（调查报告/论文）题目 题目1：流量单闭环计算机监控系统设计 题目2：液位单闭环计算机监控系统设计 题目2：液位流量串级计算机监控系统设计 二、 设计（调查报告/论文）主要内容 综合运用自动控制理论、计算机控制技术、过程控制系统等专业课程知识，在浙江求是高级过程控制实验台上进行流量单闭环计算机监控系统设计。系统包含上位机、下位机、实际流量控制对象等部分。使用组态王6.51工业组态软件，自主设计并开发上位机监控界面，使用RS232转RS485接口进行上位机与下位机串口连接。下位机使用厦门宇光AI系列现场智能调节器

前 言

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。 1、比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 2、积分（I）控制

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器

集油站安全监控系统硬件设计六(采用板卡、模块方案)

第一章 绪论

1.1 国内外集油站现状

目前,我国大部分油田已处在开发后期,采出液含水率较高,原油在处理、输送、储备过程中造成很大的能源损耗。在整个油气集输系统中,能量消耗最多的就是集油站。科学有效地对集油站进行用能分析评价和潜力预测,可以有效降低集油站的能耗,为企业带来更大的经济效益,具有重要的现实意义。 分析集油站的工艺流程特点,以及主要能耗设备,判定出集油站节能的潜力,通过节能改造为企业带来可观的经济效益,因此印证了对集油站进行能耗分析的必要性。通过比较集油站和石化企业用能的相近性,采用石化企业的能量分析方法―“三环节”法分析集油站能耗情况。

美国海湾石油公司于1954年十月，建立了世界上第一套自动监控输送系统装置（简称LACT）。解决了原油的自动收集、处理、计量和输送问题。到1967年底，美国陆地石油公司已有75%的原油采用LACT装置。在LACT应用的同时一些原油处理站出现了以闭环控制为特点的自动控制系统。

20世纪90年代，DCS的功能越来越强，工作也越来越可靠，所以集油站开始使用DCS技术进行控制。美国OPTO22公司于1996推出新型ME系统，它建立在OPTO22公司二十多年的 I

液位流量串级计算机

《计算机控制技术》

课程设计报告

题 目： 液位单闭环计算机监控系统设计 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 自动化XX班 学生姓名： 某某 学 号： xxxxxxxxxx 指导教师： xxxx

2014年6月 23日至2014年 6 月 27日

Xxxxxxxxxxxxxx学校

计算机控制技术课程设计任务书

液位流量串级计算机

一、 设计(调查报告/论文)题目 题目 1:流量单闭环计算机监控系统设计 题目 2:液位单闭环计算机监控系统设计 题目 2:液位流量串级计算机监控系统设计 二、 设计(调查报告/论文)主要内容 综合运用自动控制理论、计算机控制技术、过程控制系统等专业课程 知识， 在浙江求是高级过程控制实验台上进行流量单闭环计算机监控系统 设计。系统包含上位机、下位机、实际流量控制对象等部分。使用组态王 6.51 工业组态软件， 自主设计并开发上位机监控界面， 使用 RS232 转 RS485 接口进行上位机与下位机串口连接。下位机使用厦门宇光 AI 系列

集油站安全监控系统硬件设计六(采用板卡、模块方案)

第一章 绪论

1.1 国内外集油站现状

目前,我国大部分油田已处在开发后期,采出液含水率较高,原油在处理、输送、储备过程中造成很大的能源损耗。在整个油气集输系统中,能量消耗最多的就是集油站。科学有效地对集油站进行用能分析评价和潜力预测,可以有效降低集油站的能耗,为企业带来更大的经济效益,具有重要的现实意义。 分析集油站的工艺流程特点,以及主要能耗设备,判定出集油站节能的潜力,通过节能改造为企业带来可观的经济效益,因此印证了对集油站进行能耗分析的必要性。通过比较集油站和石化企业用能的相近性,采用石化企业的能量分析方法―“三环节”法分析集油站能耗情况。

美国海湾石油公司于1954年十月，建立了世界上第一套自动监控输送系统装置（简称LACT）。解决了原油的自动收集、处理、计量和输送问题。到1967年底，美国陆地石油公司已有75%的原油采用LACT装置。在LACT应用的同时一些原油处理站出现了以闭环控制为特点的自动控制系统。

20世纪90年代，DCS的功能越来越强，工作也越来越可靠，所以集油站开始使用DCS技术进行控制。美国OPTO22公司于1996推出新型ME系统，它建立在OPTO22公司二十多年的 I

摘要

随着科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等要求越来越高，控制系统也千变万化。电阻炉广泛应用于各行各业， 其温度控制通常采用模拟或数字调节仪表进行调节，但存在着某些固有的缺点。而采用单片机进行炉温控制，可大大地提高控制质量和自动化水平， 具有良好的经济效益和推广价值。

本设计以89C51单片机为核心控制器件，以ADC0809作为A/D转换器件，采用闭环直接数字控制算法，通过控制可控硅来控制热电阻，进而控制电炉温度，最终设计了一个满足要求的电阻炉微型计算机温度控制系统。

关键字：电阻炉 89C51单片机 温度控制 A/D转换

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目录

摘要………………………………………………………………………………………1

电阻炉温度控制系统……………………………………………………………………2

方案的比较和确定………………………………………………………………………4

控制算法…………………………………………………………………………………4

系统软硬件设计…………………………………………………………………………7

基MATLAB仿真被控对象………………………………………………………

《计算机控制技术》课 程 设 计

单闭环直流电机调速系统

1 设计目的

计算机控制技术课程是集微机原理、计算机技术、控制理论、电子电路、自动控制系统、工业控制过程等课程基础知识一体的应用性课程，具有很强的实践性，通过这次课程设计进一步加深对计算机控制技术课程的理解，掌握计算机控制系统硬件和软件的设计思路，以及对相关课程理论知识的理解和融会贯通，提高运用已有的专业理论知识分析实际应用问题的能力和解决实际问题的技能，培养独立自主、综合分析与创新性应用的能力。

2 设计任务

2.1 设计题目

单闭环直流电机调速系统

实现一个单闭环直流电机调压调速控制，用键盘实现对直流电机的起/停、正/反转控制，速度调节要求既可用键盘数字量设定也可用电位器连续调节，需要有速度显示电路。扩展要求能够利用串口通信方式在PC上设置和显示速度曲线并且进行数据保存和查看。 2.2 设计要求 2.2.1 基本设计要求

（1）根据系统控制要求设计控制整体方案；包括微处理芯片选用，系统构成框图，确定参数测范围等；

（2）选用参数检测元件及变送器；系统硬件电路设计，包括输入接口电路、逻辑电路、操作键盘、输出电路、显示电路；

（3）建立数学模型，确定控制算法； （4）设计功率驱动电路；

一．题目背景

随着生活水平的提高，人们对家居需求由面积需求变为舒适需求。地板采暖采用辐射方式供暖，符合人体生理需求曲线，如果控制系统选取得当，不仅可以提高房间舒适度，更可以使系统运行费用降低许多。如今一般是在典型位置安装一个温控装置，温控装置连接到壁挂炉，温控器根据室温和温度设定直接控制锅炉运行，各房间不同回路由工作人员凭经验手动调节分水器球阀，改变不同回路的流量，从而达到调节各房间的室温的效果。使用这种控制方法，即使是有经验的工作人员，也难以调节得十分准确，何况各家庭成员由于年龄不同，所需舒适温度不同，需要经常对室温进行调节。又因为微型计算机在智能化电器发展中起着至关重要的作用，而单片机经济实用、开发简便，因而在工业控制、家电智能化等领域占据了广泛的市场。所以针对上述状况，利用AT80C52单片机、ADC0808、DAC0832等元器件设计了多点温控采暖控制系统，根据室内各点温度设定实时控制采暖系统，从而提高居室的舒适性以及采暖的经济性。

二．设计题目及意义：

本设计是基于单片机AT80C52的控制系统，按照设计目的，设计了具有A/D和D/A功能的信号测控装置，可输出标准电压/电流信号。为此选取了合适的A/D转换器和D/A转换器，并扩展了LED显