自动化专业-控制系统综合课程设计

控制系统综合课程设计

基于51单片机的温度检测与控制系统

姓名：

学号： ____

班级：_________

指导老师： __

时间： ___

摘要

温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。

本温度设计采用现在流行的AT89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度控制系统可手动设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否开启报警装置并启动继电器以开启设备。

本设计还加入了常用的数码管显示，使得整个设计更加完整，更加灵活。该设计已应用于花房，可对花房温度进行智能监控。

【关键词】AT89C51，单片机，控制，模拟

目录

摘要................................................................................................................................................. I

第一章前言

1.1 温度控制系统设计发展历史及意义 (1)

1.2温度控制系统的目的 (1)

1.3温度控制系统完成的功能................................................错误！未定义书签。

第二章总体设计方案

2.1功能简述................................................................

错误！未定义书签。

2.2简述系统各模块.........................................................错误！未定义书签。

第三章温度传感器D318B20

3.1DS18B20简介 (4)

3.1.1DS18B20封装与引脚 (4)

3.1.2DS18B20的简单性能 (4)

3.2DS18B20的工作原理 (5)

3.3DS18B20的测温原理 (6)

3.3.1测温原理 (6)

3.3.2 DS18B20的温度采集过程 (8)

第四章单片机接口设计

4.1设计原则 (9)

4.2单片机引脚连接 (9)

4.2.1系统硬件图 (9)

第五章硬件电路设计

5.1主要硬件电路设计 (10)

第六章软件系统设计

6.1软件系统设计 (13)

6.2程序流程图 (13)

6.3系统C程序 (18)

6.4运行结果 (35)

附录 (3629)

结束语 (3729)

参考文献 (38)

第一章前言

1.1 温度控制系统设计发展历史及意义

温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。

1.2 温度控制系统的目的

温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度监测和控制系统，实现对温度的实时检测，具有提醒和控制的功能，本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。它的特点在于应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。

第二章总体设计方案

2.1功能简述

模拟“温度采集与控制装置”用于实现温度的实时监测与控制。单片机采集DS18B20温度传感器的输出信号，并送到数码管进行显示；通过传感器得到的温度数据将与用户设定温度上限、下限值做比较，再由单片机启动控制或报警电路。系统硬件部分主要由单片机最小系统、数码管显示、DS18B20温度传感器、矩阵键盘等模块组成。系统组成框图下图所示：

2.2各模块简述

1. 温度检测

温度检测采用DS18B20温度传感器，数据经过单片机处理后，与用户设定的温度

数据经过单片机处理后，与用户设定的温度上限（T

MAX ）和温度下限（T

MIN

）比较，确定

当前温度所处的区间，数码管温度显示格式如图2.1所示

图2.1数码管温度显示格式

关于温度区间的说明：

温度区间0：当前温度

MIN

温度区间1：T

MIN ≤当前温度≤T

MAX

温度区间2：当前温度>T

MAX

可设定的最大温度区间：0℃～99℃

2. 用户输入4X4 矩阵键盘

按键key1 ---- “设置”按键：该键按下后，进入工作参数设定界面，依次按下设定的数值，再次按下“设置”按键，退出工作参数设定界面。

图2.2工作参数设定界面

按键key2 ---- 温度上限和温度下限参数设置选择按键，用于在上限和下限间切换按键key3 ---- 加1键对温度上限和温度下限进行加1

按键key4 ---- 减1键对温度上限和温度下限进行减1

3. 执行机构

执行机构由指示灯 Led1、蜂鸣器和继电器组成

(1) 实时温度处在区间0，继电器打开，指示灯 Led1 以 1 秒为间隔闪烁，蜂鸣器响。

(2)实时温度处在区间1，继电器关闭，指示灯L1亮起但不闪烁，蜂鸣器不响。

(3)实时温度处在区间2，继电器打开，指示灯Led1 以 0.5 秒为间隔闪烁，蜂鸣器响，声音变细变高。

4. 初始化状态说明

系统默认的温度上限（ T

MAX ）为 30 ℃，温度下限 (T

MIN

)为 20 ℃，可以通过矩阵键盘

修改。

5．系统用到的部件

数码管、led灯、矩阵键盘、蜂鸣器、继电器、DS18B20温度传感器

第三章温度传感器DS18B20

3.1 DS18B20简介

3.1.1 DS18B20封装与引脚

DS18B20封装与引脚如图3.1

图3.1 DS18B20的封装与引脚

3.1.2 DS18B20的简单性能

1、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微

处理器与DS18B20的双向通讯。

2、测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。

3、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。

4、工作电源: 3~5V/DC。

5、在使用中不需要任何外围元件。

6、测量结果以9~12位数字量方式串行传送。

7、不锈钢保护管直径Φ6 。

8、适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。

9、标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选。

10、 PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。

3.2DS18B20的工作原理

DS18B20内部的低温度系数振荡器是一个振荡频率随温度变化很小的振荡器，为计数器1提供一频率稳定的计数脉冲。

高温度系数振荡器是一个振荡频率对温度很敏感的振荡器，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。

初始时，温度寄存器被预置成-55℃，每当计数器1从预置数开始减计数到0时，温度寄存器中寄存的温度值就增加1℃，这个过程重复进行，直到计数器2计数到0时便停止。

初始时，计数器1预置的是与-55℃相对应的一个预置值。以后计数器1每一个循环的预置数都由斜率累加器提供。为了补偿振荡器温度特性的非线性性，斜率累加器提供的预置数也随温度相应变化。计数器1的预置数也就是在给定温度处使温度寄存器寄存值增加1℃计数器所需要的计数个数。

DS18B20内部的比较器以四舍五入的量化方式确定温度寄存器的最低有效位。在计数器2停止计数后，比较器将计数器1中的计数剩余值转换为温度值后与0.25℃进行比较，若低于0.25℃，温度寄存器的最低位就置0；若高于0.25℃，最低位就置1；若高于0.75℃时，温度寄存器的最低位就进位然后置0。这样，经过比较后所得的温度寄存器的值就是最终读取的温度值了，其最后位代表0.5℃，四舍五入最大量化误差为±1/2LSB，即0.25℃。

温度寄存器中的温度值以9位数据格式表示，最高位为符号位，其余8位以二进制补码形式表示温度值。测温结束时，这9位数据转存到暂存存储器的前两个字节中，符号位占用第一字节，8位温度数据占据第二字节。

DS18B20测量温度时使用特有的温度测量技术。DS18B20内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号；同样的，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号。当计数门打开时，DS18B20进行计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性度加以补偿，测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应该为9位，但因符号位扩展成高8位，所以最后以16位补码形式读出。

DS18B20工作过程一般遵循以下协议：初始化——ROM操作命令——存储器操作命令——处理数据。

3.3 DS18B20的测温原理

3.3.1 测温原理

每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM 中。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DSl8B20的序列号读出。ROM命令代码见表3.1。

程序可以先跳过ROM，启动所有DSl8B20进行温度变换，之后通过匹配ROM，再逐一地读回每个DSl8B20的温度数据。

DS18B20的测温原理，低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3.2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。

表3.1 ROM操作命令

图3.2测温原理内部装置

3.3.2 DS18B20的温度采集过程

由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要，系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。温度的采集流程如图3.3所示。

图3.3 DS18B20测温流程

第四章单片机接口设计

4.1 设计原则

DS18B20有2种供电方式，一种是直流电源，还有一种是寄生虫方式供电。采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。电源是利用直流稳压电源。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，

和GND端均接地。由于单线制上拉开启时间最大为10 μs。采用寄生电源供电方式是V

DD

只有一根线，因此发送接收口必须是三状态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：

●初始化；

●ROM操作指令；

●存储器操作指令。

4.2 单片机引脚连接

4.2.1 系统硬件图

单片机引脚如图4.1所示。

图4.1单片机引脚图

第五章硬件电路设计

5.1 主要硬件电路设计

硬件电路主要包括：显示电路，DS18B20温度传感器检测电路，按键电路，晶振电路，二极管显示报警电路，电源电路。（注：系统整体硬件图见附录）

(1) 显示电路

显示电路采用了八个数码管，通过74138控制数码管的位选，单片机的P0.0到P0.7八个端口控制数码管段选。用来显示当前检测的温度值，温度所处区间。

图5.1DS18B20温度传感器电路

(2) DS18B20温度传感器检测电路

温度采集通过数字化的温度传感器DS18B20，通过QD接向单片机的P3.7口。

图5.2温度传感器检测电路

1.Key1键控制模式切换

2.Key2键控制上下限切换

3.KEY3、key4键分别对上下限进行加减操作

图5.3按键电路

(4) 晶振控制电路

晶振采用的是12MHZ的标准晶振。接入单片机的XTAL1、XTAL2。

图5.4晶振控制电路

复位电路采用了人工复位的方式，按下按键K1使单片机复位。直接接到单片机的RESET 引脚。

图5.5复位电路

（6）报警电路

图5.6报警电路

（7）执行机构电路图

图5.7执行机构电路图

第六章系统软件设计

6.1软件系统设计

一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用与C51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。

程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是机器唯一能“懂”的语言，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言的程序（成为目标程序），计算机才能“看懂”，然后逐一执行。

高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，但是本系统却选用了汇编语言。原因在于，本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微控制系统，使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间，适合于存储容量较小的系统。同时，本系统对位处理要求很高，需要解决大量的逻辑控制问题。

51指令系统的指令长度较短，它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率，编成的程序占用内存单元少，执行也非常的快捷，与本系统的应用要求很适合。而且AT89C—51指令系统有丰富的位操作（或称位处理）指令，可以形成一个相当完整的位操作指令子集，这是AT89C—51指令系统主要的优点之一。对于要求反应灵敏与控制及时的工控、检测等实时控制系统以及要求体积小、系统小的许多“电脑化”产品，可以充分体现出汇编语言简明、整齐、执行时间短和易于使用的特点。

本装置的软件包括主程序、读出温度子程序、复位应答子程序、写入子程序、以及有关DS18B20的程序（初始化子程序、写程序和读程序）。

6.2程序流程图

系统程序主要包括主程序，采集温度子程序，数码管显示模块子程序，上下限设置模块子程序、执行机构模块子程序等。

1）主程序

图6.1主程序流程图2）采集温度模块子程序

图6.2 温度采集子程序3）数码管显示模块子程序

图6.3 数码管显示子程序

自动化专业概论课程设计

自动化专业概论课程设计 一、绪论 自动化技术是在计算机技术、电气工程、机械工程、控制理论等多个领域相互 交叉的基础上形成的一门综合性技术。随着机器人、工业自动化、智能化控制等领域的迅速发展，各行各业都迫切需要掌握自动化技术来提高生产效率和质量。因此，本课程设计旨在让学生通过实践操作，了解自动化技术的应用，培养学生运用自动化技术解决实际问题的能力。 二、实验内容 本课程设计共包含三个实验项目。 实验一：PLC控制器的基础应用 实验目的：学习PLC控制器的基础应用，能够编写简单的PLC程序并实现控制。 实验内容： 1.搭建PLC控制系统； 2.学习使用PLC编程软件，编写简单程序； 3.验证程序的正确性，实现控制。 实验二：单片机编程基础 实验目的：掌握单片机编程基础，能够控制简单的外设。 实验内容： 1.学习单片机的基础知识，掌握单片机的编程语言； 2.搭建单片机实验平台，连接外设； 3.编写程序，控制外设工作。

实验三：自动化生产线控制系统设计 实验目的：通过实例掌握自动化技术在生产线中的应用，能够设计控制系统。实验内容： 1.设计一个简单的自动化生产线； 2.确定各个部分的功能需求； 3.选择适合的传感器、执行器等装置； 4.编写PLC程序，实现自动化控制。 三、实验流程 实验一：PLC控制器的基础应用 1.搭建PLC控制系统； 2.学习使用PLC编程软件，按照要求编写简单PLC程序； 3.将程序下载到PLC； 4.实验验证。 实验二：单片机编程基础 1.学习单片机的基础知识，确定实验装置； 2.学习单片机编程语言，写出程序代码； 3.编译程序，下载到单片机； 4.调试程序，控制外设工作。 实验三：自动化生产线控制系统设计 1.设计自动化生产线，确定部分功能需求，选择传感器与执行器； 2.学习PLC编程知识，根据需求编写程序； 3.下载程序到PLC； 4.模拟自动化生产线的工作流程，测试PLC程序的正确性。

(电工实训)自动控制系统课程设计-杨文纶

自动控制系统课程设计 设计题目：电工实训-计算机组装实训及综合布线系统班级：信息学院自动化0905 学号：20092528 姓名：杨文纶 地点：东北大学主楼 指导教师：任涛、钱晓龙 实习时间：2010年7月19日-2010年7月23日

摘要：随着计算机科学技术的飞速发展，各行各业对于计算机的要求也日益提高。计算机科学已经涉及到生活的方方面面。在近几年里计算机得到了飞速的普及，已经走入了千家万户。对于每个人来说，尤其是对大学生而言，掌握计算机技术是作为一个优秀人才最最基本的一项技能。有人说在二十一世纪，不懂计算机的人就是文盲，这从一个侧面强调了计算机科学的重要性。那么要了解计算机，首先要了解一些最基本最简单的的操作，比如如何安装计算机的操作系统。那么鉴于计算机和网络的密切联系，掌握有线及无线网络布线系统，能够自己制作一条网线对于我们而言也是十分重要的。我们这次实训正是由此出发，除了安装计算机部分硬件连接、安装新的的操作系统，此外还自己制作RJ-45网线水晶头，并用自己制作的网线来连接局域网，用无线网卡实现无线上网。 关键词：操作系统、网线、局域网、无线上网

目录 摘要 (1) 2.1安装WindowsXP系统与驱动系统………………………………………………… 2.2学习制作网线 ……………………………………………… 2.3学习并链接局域网.................................................. 2.4学习使用无线上网卡上网............................................... 2. 5 心得体会…………………………………………………..

自动化专业-控制系统综合课程设计

控制系统综合课程设计 基于51单片机的温度检测与控制系统 姓名： 学号： ____ 班级：_________ 指导老师： __ 时间： ___

摘要 温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。 本温度设计采用现在流行的AT89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度控制系统可手动设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否开启报警装置并启动继电器以开启设备。 本设计还加入了常用的数码管显示，使得整个设计更加完整，更加灵活。该设计已应用于花房，可对花房温度进行智能监控。 【关键词】AT89C51，单片机，控制，模拟

目录 摘要................................................................................................................................................. I 第一章前言 1.1 温度控制系统设计发展历史及意义 (1) 1.2温度控制系统的目的 (1) 1.3温度控制系统完成的功能................................................错误！未定义书签。 第二章总体设计方案 2.1功能简述................................................................ 错误！未定义书签。 2.2简述系统各模块.........................................................错误！未定义书签。 第三章温度传感器D318B20 3.1DS18B20简介 (4) 3.1.1DS18B20封装与引脚 (4) 3.1.2DS18B20的简单性能 (4) 3.2DS18B20的工作原理 (5) 3.3DS18B20的测温原理 (6) 3.3.1测温原理 (6) 3.3.2 DS18B20的温度采集过程 (8) 第四章单片机接口设计 4.1设计原则 (9) 4.2单片机引脚连接 (9) 4.2.1系统硬件图 (9)

过程控制系统课程设计

过程控制系统课程设计 过程控制系统课程设计 引言： 过程控制系统是工程技术中的重要组成部分，它负责对工业过程进行 监控与控制，以确保工艺的稳定性和高效性。在过程控制系统课程设 计中，学生将探讨过程控制系统的原理与应用，并通过实践设计一个 实际的过程控制系统。 一、绪论 过程控制系统又称作工业控制系统，它广泛应用于化工、电力、机械 制造等领域。过程控制系统的主要目标是监控和控制工业过程，以确 保产品质量、提高生产效率和降低能源消耗。通过对传感器的采集和 执行器的控制，过程控制系统可以实现自动化的生产。 二、过程控制系统的组成 1.传感器与执行器：传感器负责采集工业过程中的各项参数，如温度、压力、流量等。执行器则负责根据控制系统的指令，对工艺过程进行 调节和控制。 2.控制器：控制器是过程控制系统的核心，它根据传感器采集到 的数据，通过算法和控制策略进行分析和判断，产生相应的控制信号 送往执行器。 3.人机界面：人机界面是人与过程控制系统之间的桥梁，它提供 了一个直观、友好的操作界面，使操作人员可以实时地监控和控制生 产过程。 三、过程控制系统的设计步骤 1.确定系统的目标：在设计过程控制系统前，首先需要明确系统的目标，即要控制的工艺过程中所需达到的标准和要求。 2.收集和分析数据：通过传感器采集工艺过程中的数据，并进行 数据分析，了解工艺过程的变化规律和特点。 3.建立模型：根据收集到的数据，建立工艺过程的数学模型，用

于后续的控制系统设计。 4.选择控制策略：根据工艺过程的性质和目标要求，选择合适的 控制策略，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。 5.设计控制算法：根据选择的控制策略，设计相应的控制算法， 并将其实现在控制器中。 6.仿真和优化：使用仿真工具对设计好的控制系统进行仿真，并 进行调整和优化，以使系统的性能符合要求。 7.实现与调试：根据控制器的设计方案，采购和安装相应的硬件 设备，并进行调试和验证。 8.监控与维护：设计好的过程控制系统需要持续地进行监控和维护，以确保系统的稳定性和可靠性。 四、过程控制系统设计案例分析 以某化工厂的温度控制系统设计为例，通过温度传感器采集温度数据，并利用PID控制算法调节加热器的加热功率，以实现对反应器温度的 控制。 在该案例中，通过对温度传感器采集到的温度数据进行分析和建模，得到了反应器温度的动态特性。然后，选择PID控制策略，并设 计了相应的控制算法。通过仿真工具对系统进行了仿真，进一步调整 了PID参数，使系统的稳态误差最小化。最后，根据控制器的设计方案，选购了合适的传感器和执行器，并进行了实验室和现场的调试， 实现了对反应器温度的控制。 五、过程控制系统的应用与挑战 过程控制系统在工业生产中的应用非常广泛，可以有效地提高产品质量、提高生产效率和降低能源消耗。然而，过程控制系统的设计和运 维也面临着一些挑战。 首先，工艺过程的动态特性常常是非线性的和时变的，需要设计 高鲁棒性的控制算法来应对不确定性。 其次，过程控制系统需要考虑到实时性和可靠性的要求，对硬件 设备和通信网络提出了更高的要求。 最后，过程控制系统需要考虑到设计的可扩展性和可维护性，以 应对工艺过程的改进和升级。

电力拖动自动控制系统课程设计报告

一．课程设计的目的与内容 1．1课程设计的目的 电力拖动自动控制系统课程设计是自动化专业的一门专业课，它是一次综合性的理论与实际相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练，其主要目的是：（1）理论联系实际，掌握根据实际工艺要求，设计直流拖动自动控制系统的基本方法； （2）对典型的直流拖动自动控制系统进行综合性的实验，掌握各部件和整个系统的调试步骤与方法，加强基本技能训练； （3）掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力； (4)培养分析问题、解决问题的能力，学会实验数据的分析与处理，编写设计说明和技术总结报告。 1．2课程设计的内容 本课程的具体对象是直流调速系统，其主要内容为： （1）测定综合实验中所用控制对象的参数； （2）根据给定指标设计调速系统的调节器，并选择各环节参数； （3）按设计结果组成系统，进行系统调试以满足给定指标； （4）研究参数变化对系统性能的影响； （5）在不可逆系统调试的基础上，组成可逆系统并进行调试； （6）设计并计算主回路参数； （7）书写课程设计论文一份（6000-10000字），绘制双闭环逻辑无环流可逆调速系统原理图一张（2#图）。

二．主电路的设计 2．1主电路电气原理图及说明 主电路采用转速电流双闭环调速系统，是电流环（ACR）作为控制系统的内环，转速环（ASR）作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出控制电力电子变换器UPE，从而改变电机的转速，通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差地运行。 2．2整流变压器参数的选择 变压器副边电压采用如下公式进行计算： 已知Udmax=220V,取Ut=1V,n=2,A=2.34 In/I2n=1 C=0.5 则U2=110V 由此得：变压器的变化为：K=U1/U2=380/110=3.45 一次侧电流和二次侧电流I1、I2的计算： I1=1.05*287*0.861/3.45=75A I2=0.861*287=247A

自动化控制系统设计方案

自动化控制系统设计方案 一、引言 自动化控制系统是一种利用电子技术、通信技术和计算机技术，对工业过程进 行监测、控制和优化的系统。本文将详细介绍自动化控制系统设计方案，包括系统架构、硬件设备、软件开发和系统测试等内容。 二、系统架构 1. 系统概述 该自动化控制系统设计方案旨在实现对工业过程的实时监测和自动控制。系统 采用分布式控制架构，包括传感器、执行器、控制器和上位机等组件。 2. 硬件设备 （1）传感器：采用多种传感器，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等，用于实时获取工业过程的各种参数。 （2）执行器：根据控制信号执行相应的动作，如电动阀门、电机等。 （3）控制器：采用可编程逻辑控制器（PLC）作为核心控制设备，通过编程 实现对传感器和执行器的控制。 （4）上位机：用于人机交互，提供图形界面显示实时数据、报警信息和历史 记录等。 3. 软件开发 （1）PLC编程：根据工业过程的需求，设计并编写PLC程序，实现对传感器 和执行器的控制逻辑。

（2）上位机软件开发：采用现代化的软件开发工具，设计并开发上位机软件，实现对系统的监测、控制和数据分析等功能。 三、系统功能 1. 实时监测：通过传感器获取工业过程的各种参数，并实时显示在上位机界面上，包括温度、压力、流量等。 2. 自动控制：根据设定的控制策略，通过控制器对执行器进行控制，实现对工 业过程的自动化控制。 3. 报警与故障诊断：当系统检测到异常情况时，自动发出报警，并提供相应的 故障诊断信息，方便及时处理。 4. 数据记录与分析：系统能够记录历史数据，并提供数据分析功能，帮助用户 优化工业过程的运行效率。 四、系统测试 为确保系统的稳定性和可靠性，需要进行系统测试。测试内容包括功能测试、 性能测试和可靠性测试等。通过模拟真实工业过程进行测试，验证系统设计方案的正确性和可行性。 五、总结 通过本文对自动化控制系统设计方案的详细介绍，我们可以清晰了解到该方案 的系统架构、硬件设备、软件开发和系统测试等方面的内容。该方案能够实现对工业过程的实时监测和自动控制，提高生产效率、降低人力成本，具有广泛的应用前景。

自动控制系统课程设计说明书

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目: 直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号: 指导教师： 设计时间：2016。6。6—2016.6。19 手机号码： 哈尔滨工业大学教务处

直线一级倒立摆控制器设计 摘要:采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定.采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象,不断从中发掘出新的控制策略和控制方法. 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器（极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下.其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡,计算机从运动控制卡中读取实时数据,确定控制决策（小车运动方向、移动速度、加速度等），并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量,使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。 图1 一级倒立摆结构示意图

自动化专业控制系统综合课程设计

自动化专业控制系统综合课程设计自动化专业是现代工程领域中的一个重要学科，它涉及了工业自动化、机器人技术、控制系统等多个方面。而控制系统作为自动化领域的核心内容之一，对于自动化专业的学生来说，掌握和熟悉控制系统的设计和实现是至关重要的。为了培养学生的综合应用能力，自动化专业的课程设置了控制系统综合课程设计。 本次控制系统综合课程设计旨在通过实际案例，让学生将所学的理论知识应用于实践中，提升他们的控制系统设计和实施能力。本文将以某某工厂的温控系统设计为例，介绍课程设计的主要内容和步骤。 首先，课程设计需要对某某工厂的温控系统进行需求分析。在这一步骤中，学生需要了解工厂的生产过程和温度控制的要求，明确系统的输入和输出。通过与实际工作人员的交流或对工厂现场的观察，学生能够获得必要的信息和数据。 接下来，学生需要进行控制策略的设计。在温控系统中，常见的控制策略包括比例控制、积分控制、微分控制和模糊控制等。学生可以根据实际需求和所学知识，选择合适的控制策略，并进行相应参数的调整和优化。 然后，学生需要进行控制系统的硬件选型和配置。在这一步骤中，学生需要选择合适的传感器、执行器和控制器等硬件设备，并进行连接和配置。同时，学生还需要编写相应的软件代码，实现传感器数据的采集和控制信号的输出。

接着，学生需要进行系统的调试和测试。在这一过程中，学生需要确保控制系统的稳定性和可靠性。通过对系统的模拟或实际操作，学生可以验证系统的性能和功能是否满足实际需求，并进行必要的调整和改进。 最后，学生需要对课程设计的结果进行总结和评估。学生可以根据实际效果和实施过程中的问题，提出相应的改进和优化建议。同时，学生还可以对自己在课程设计中的学习收获和不足进行反思和总结，以便更好地提升自己的能力和水平。 通过这样的综合课程设计，学生不仅可以将所学的理论知识应用于实践中，还可以培养自己的团队合作能力和解决问题的能力。同时，学生还可以体验到真实工程项目的流程和挑战，为将来的工作做好准备。 综上所述，自动化专业的控制系统综合课程设计是一项重要的实践课程，通过对真实工程项目的设计和实施，提升学生的综合应用能力和解决问题的能力。希望学生们能够充分利用这次机会，提升自己的专业水平，为未来的工作打下坚实的基础。

2023-全流程自动化控制系统设计方案-1

全流程自动化控制系统设计方案 全流程自动化控制系统（FACS）是一种高效的工业自动化控制系统， 它旨在减少人工干预并实现生产过程的自动控制。在全流程自动化控 制系统的设计过程中，应注意以下几个步骤： 1.流程分析：在设计全流程自动化控制系统之前，必须对生产过程进 行充分的研究和分析。对于新工业设施，应从头开始规划和确定流程。而对于已有设施，则需要检查和调整现有的流程，找出生产过程中存 在的问题和瓶颈，并考虑解决方案。 2.系统设计：在分析完流程后，进入系统设计阶段。此时，应根据工 业设施的规模和需求制定设计方案。通过制定可靠的控制系统并采用 准确的传感器和仪器，全流程自动化控制系统可以确保每个工业流程 都能以一个完整的、可控制的方式运作。 3.硬件配置：硬件配置包括了选取必要的传感器和仪器。这些设备可 以测量各种变量，例如温度、湿度、气压、照明等。并确保系统硬件 是内聚、最小化和灵活的，针对专业领域进行定制化，以确保最佳的 性能和最大的灵活性。 4.软件开发：在硬件安装和测试之后，新的自动化控制系统就可以工 作了。但是为了让系统能够自主、准确地运行，还需要软件开发以及 相应的数据记录和处理。在这个阶段，工程师可使用可编程控制器或 其他定制化软件开发工具，以实现完全的控制。 5.测试和调整：最后，对全流程自动化控制系统进行测试和调整以确 保它的可靠性和稳定性。所有设备、传感器和仪器都应经过精心的测试，以确保它们的精度和性能能够满足所需的任务。一旦测试通过， 测试结果也需向运维人员进行汇报，使其拥有足够的知识和技能去维

护和管理该系统。 因此，在设计全流程自动化控制系统的过程中，需要注意分析生产过程、系统设计、硬件配置、软件开发和测试和调整等基本方面。只有逐个处理这些环节并优化各部分之间的协作，才能设计出一个真正高效、可靠、可扩展的全流程自动化控制系统。

自动控制课程设计报告

一、自动控制的应用领域分析 自动化控制系统的研究，几乎涵盖所有应用科学知识与技术的结合，领域范围及牵涉的科学知识与应用工具相当广泛，作为交叉学科，自动控制与其他很多学科有关联，尤其是数学和信息学，在制造，医药，交通，机器人，以及经济学，社会学中的应用也都非常广泛。自动化控制的应用领域一般可分为以下几类： 上述七大类自动化控制的范畴及其相关产品与设备，占社会经济产值相当比重，对国家社会经济影响很大，非常值得深思研究与开展应用随着自动化技术的开展与应用。 二、现代控制理论的开展及根本内容 经典控制理论虽然具有很大的实用价值，但也有着明显的局限性。其局限性表现在下面二个方面：第一，经典控制理论建立在传递函数和频率特性的根底上，而传递函数和频率特性均属于系统的外部描述〔只描述输入量和输出量之间的关系〕，不能充分反映系统内部的状态；第二，无论是根轨迹法还是频率法，本质上是频域法〔或称复域法〕，都要通过积分变换〔包括拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换〕，因此原那么上只适宜于解决“单输入――单输出” 线性定常系统的问题，对“多 输入――多输出”系统不宜用经典控制理论解决，特别是对非线性、时变系统更是无能为力。 现代控制理论正是为了克服经典控制理论的局限性而在20世纪50、60年代 逐步开展起来的。现代控制理论本质上是一种“时域法”。它引入了“状态”的概念， 用“状态变量”〔系统内部变量〕及“状态方程”描述系统，因而更能反映出系统的内 在本质与特性。从数学的观点看，现代控制理论中的状态变量法，简单地说就是将描述系统运动的高阶微分方程，改写成一阶联立微分方程组的形式，或者将系统的运动直接用一阶微分方程组表示。这个一阶微分方程组就叫做状态方程。采用状态方程后，最主要的优点是系统的运动方程采用向量、矩阵形式表示，因此形式简单、概念清晰、运算方便，尤其是对于多变量、时变系统更是明显。特别是在Kalman 提出的可控性和可观测性概念和极大值理论的根底上，现代控制理论被引向更为深入的研究。现代控制理论研究的主要内容包括三局部：多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。由于篇幅所限，有关现代控制理论研究的具体内容请参见有关文献，这里从略。 三、自动控制技术开展历程分析 自动控制〔automatic control〕是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的 设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。随着电子计算机技术和其他高技术的开展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。自动控制技术的开展大致可分为以下几个开展阶段：40年代到60年代初，该阶段以市场竞争、资源利用、减轻劳动强度提高 产品质量、适应批量生产需要等因素为需求动力。主要技术特点为各种单机自动化加工设备出现，并不断扩大应用和向纵深方向开展。60年代中到70年代初期，

(完整版)自动控制系统毕业课程设计任务书

《专业课程综合训练》要求 课程的性质和目的 专业课程综合训练是机械制造及其自动化专业的一门必修主要实践课，是本专业学生对所学主要专业课的综合应用，可以使其基本掌握一般机电控制系统的设计方法 及步骤。综合运用所学的基础知识和技能，进一步提高学生的设计能力，培养学生创新意识和创新能力，提高控制系统分析设计的总体意识和工程实践能力。 二、课程的教学内容要求： 设计内容要求： 自愿结合成立设计小组，完成一个机械产品控制系统设计的整个过程。设计之前 必须经过广泛调研，必须体现一定创新性。 初步确定控制系统类型，进行运动分析和确定控制系统的输入输出条件及安全保 护措施。 确定控制系统方案，拟订电气控制图 根据主电路、控制电路、辅助电路图分析计算电气参数并选择适合的电气元件。 系统性能验算。 三．学时分配 内容学时 明确对控制系统的要求，进行工作过程分析8 初步确定控制系统的形式，进行控制系统输入、输出参数的确48 定与应采用的安全保护措施 确定控制系统方案，拟订电气控制图16 分析计算电气参数并选择适合的电气元件8

系统性能验算 4 绘制所需的各类图及编制技术文件20 合计 3 周 结束后以电子文档和纸质文档的形式提交的成果： 1． 4000 字左右的课程设计论文 2、电气元件列表； 3．绘制的工作状态图、控制原理图（若为PLC控制，绘 PLC 的接线图与梯形图及程序。） 4．有机械设计的完成设计分析计算及CAD制图 题目一液压动力头控制系统设计（一）设计二次工作进给的液压动力滑台的PLC 控制系统。要求能手动控制与自动控制。手动控制能实现点动、工进、快进、快退及无条件返回， 而自动控制能实现单步、单周期和连续操作。电机工作参数为：

自动控制原理课程设计报告

自动控制原理课程设计报告 自动控制原理是控制科学的核心课程之一，是电气、电子、机器人、以及自动化工程等众多专业所必修的课程之一。其核心目的是通过掌握自动控制理论、掌握各种控制技术、掌握各种控制器及其设计方法，提高工程师的设计、操作、维护与升级能力。本文旨在撰写自动控制原理课程设计报告，对此进行一定的分析和讨论。 自动控制原理课程设计分析 为了更好地掌握自动控制原理，我们可以参考课程设计作为主要途径。典型的自动控制原理课程设计通常分为以下几个步骤： 1. 选择控制对象 控制对象是自动控制的核心，它可以是各种机械、电子产品、水电站等各种工业或日常生活中的物品和设备。在控制对象的基础上，我们需要深入研究，了解其特性，以便为其设置相应的控制方法和技术。 2. 选定控制器类型和控制策略 选择不同类型的控制器和不同的控制策略可以使控制对象达到不同的控制效果。为此，我们需要深入掌握各种控制器的类型和应用场景，并根据实际情况，结合理论知识和实际应用经验，选定最适合的控制器类型和控制策略。

3. 设计控制系统 控制系统的设计是通过确定控制律和控制器参数，来合理设置、调整控制系统，提高控制对象的性能和稳定性。该步骤需要充分理解控制对象的特性和控制技术的理论基础，开展模型、仿真和实验等工作。实现系统设计与仿真后，还应考虑到实际工程应用过程中有哪些因素会影响控制效果，以便预先做好相应的调整和优化工作。 4. 实施验证和优化 在控制系统设计和模拟实验后，需要加以验证和优化。在实际应用过程中，我们应该制定相应的实验方案，实施实验，收集数据，并进行分析和整理。对于实验中发现的问题，我们应及时进行反馈和改进，以进一步优化控制系统的性能和稳定性。 自动控制原理课程设计的意义 自动控制原理课程设计可以深化学生的相关学科知识和技能，提高他们的设计、操作、维护与升级能力。具体来说，其重要意义可以总结为以下几个方面： 1. 潜移默化地提高专业技能 在自动控制原理的课程设计中，学生通过实际应用各种技术和工具，熟悉传感器、控制器、执行器等控制元件的使用和控制器的应用方法，对综合应用电气、机械、学科知识掌握得更为深刻，更便于将理论和实践相结合。

自动化控制系统综合设计课题

课题一闪烁变换的发光管控制器 设计、实习要求 （1）开机上电初使一只发光二极管亮，每隔2秒左移（即处于循环移位类型），且数码管显示“S.LELT” （显示数码管最左位显示表示速度，高速（H）或慢速（S）;右四位显示表示移动方向，循 环左移 （LELT）、循环右移（righ）或循环交替（good）。 如为高速左移，即每隔1秒左移，且数码管显示“ H.LELT”。 （2）设计一个方向键，用于改变移动方向。如原发光二极管状态为每隔2秒左移，且数码管 显示“S.LELT”，则按动方向键后，发光二极管状态改变为每隔2秒右移，且数码管显示“S.righ ” ； 如原发光二极管状态为每隔2秒右移，且数码管随之显示“ S.righ ”，则按动方向键后，发光二极 管状态改变为每隔2秒左移，且数码管随之显示“ S.LELT”。 （3）设计一个速度键，用于改变移动速度在高速到慢速间变换。如原发光二极管状态为每隔 2秒左移，且数码管显示“ S.LELT”，贝U按动方向键后，每隔1秒左移，且数码管显示“ H.LELT” ；再按一下速度键，又为原发光二极管状态为每隔2秒左移，且数码管显示“ S.LELT”。 （4）设计一个类型键，用于改变改变八个发光二极管亮的类型在两种类型间变换。类型1为循环移位；类型2为循环交替，即八个发光二极管亮的类型如从最左最右先亮，间隔一定时间后向中心移动然后再渐回归原位，并循环进行。 总之要设计按键，使得能控制移动方向、移动速度（高速或慢速）及类型，同时有相应的数码管显示。

课题二家用电器定时控制器(可设置分、秒) 设计、实习要求： 设计一个家用电器的定时控制程序，要求显示定时时间，并可用键盘对定时时间进行设定。 程序功能： (1)一开机数码管显示“ good”，使某只发光二极管亮 (2)用键可使定时控制器活零，允许对定时时间设定 ^ (3)用键可对分设定；用键可对秒设定。 (4)按“运行键”开始定时，并且运行过程中动态显示时间状态，时间到使八只发光二极管问隔是。 程序功能附加要求： 在按“设定”键之前按任何键都无效的。 在进入倒计时状态后，仍可以对定时时间再次调节，即重新设定。 运行结束即时间到使八只发光二极管间隔亮，数码管显示“ help”。

自动控制原理课程设计报告

自动控制原理课程设计报告 课题： 课题十六专业： 电气工程及其自动化班级： 姓名学号： 指导教师： 设计日期： 成绩： （2）掌握对控制系统相角裕度、稳态误差、剪切频率、相角穿 越频率以及增益裕度的求取方法。 （3）掌握利用Matlab对控制系统分析的技能。熟悉MATLAB这 一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控 制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优 控制理论和多变量控制理论等奠定基础。 （4）提高控制系统设计和分析能力。 （5）所谓校正就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校 正元部件，使系统满足给定的性能指标。校正方案主要有串联校正、并联校正、反馈校正和前馈校正。确定校正装置的结构和参数的方 法主要有两类，分析法和综合法。分析法是针对被校正系统的性能 和给定的性能指标，首先选择合适的校正环节的结构，然后用校正 方法确定校正环节的参数。在用分析法进行串联校正时，校正环节 的结构通常采用超前校正、滞后校正和滞后-超前校正这三种类型。 超前校正通常可以改善控制系统的快速性和超调量，但增加了带宽，而滞后校正可以改善超调量及相对稳定度，但往往会因带宽减小而 使快速性下降。滞后-超前校正兼用两者优点，并在结构设计时设法 限制它们的缺点。

2设计要求1．前期基础知识，主要包括MATLAB系统要素，MATLAB语言的变量与语句，MATLAB的矩阵和矩阵元素，数值输入与 输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MATLAB的在线帮助功 能等。 2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。 3．控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标 的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究，控制系 统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。 4．控制系统的根轨迹分析，主要包括多回路系统的根轨迹、零 度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。 5．控制系统的频域分析，主要包括系统Bode图、Nyquist图、 稳定性判据和系统的频域响应。 6．控制系统的校正，主要包括根轨迹法超前校正、频域法超前 校正、频域法滞后校正以及校正前后的性能分析。 3实现过程3.1设计题目设单位负反馈系统传递函数为1、手动 画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 2、手动画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。 3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标： （1）静态速度误差系数Kv≥5s-； （2）相位裕量γ≥40°（3）幅值裕量h≥10dB。 4、给出校正装置的传递函数。 5、用MATLAB分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的截止频率ωc、相位裕量γ、穿越频率ωx和幅 值裕量h。 6、用MATLAB分别画出系统校正前、后开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。

《控制系统课程设计》课程教学大纲

《控制系统课程设计》教学大纲 课程英文名称：Control System Synthetic Design 课程编号：0700930 学分： 1 学时：16 一、课程教学对象 控制系统综合设计是自动控制类、电气工程及自动化类专业的重要专项实践环节。本课程设计的教学对象为信息工程学院自动化专业、电气工程及其自动化专业的本科学生。 二、课程性质、目的和任务 控制系统综合设计是学生在完成基础理论课程、专业基础课程和专业主干课程学习之后进行的专业综合实践教学环节。主要教学任务是培养学生的专业综合素质，培养学生综合运用所学知识和专业技能进行本专业工程设计的能力，培养学生解决本专业实际问题的能力和创新实践能力。自动控制类、电气工程及自动化类等专业学生，通过本课程专业综合设计实践，应达到以下教学目标：1．了解典型自动化系统的设计方法和设计流程； 2．掌握系统组成示意图、控制系统方框图和程序流程图等表达设计思想的基本方法； 3．熟悉相关技术标准，掌握系统功能和技术指标的规范表达方法； 4．学会查阅并运用专业技术手册和相关技术文献； 5．学会综合运用所学专业知识和专业技能，设计实际自动控制系统； 6．熟悉相关系统仿真调试工具和环境； 7．了解系统技术指标测试规程、测试方法和测试设备的选择及使用方法；8．熟悉专业设计报告和设计文档规范，学会规范撰写专业设计报告。 三、对先修知识和技能的要求 进行本课程设计之前，应先修的课程有：电路分析基础、低频电子线路、数字电路及逻辑设计、微机原理与接口、自动控制原理等专业基础课程；电力电子技术、过程控制及仪表、计算机控制等专业主干课程。

四、课程设计的主要内容、基本要求及学时分配建议 控制系统综合设计连续进行1周，共计16学时。其中集中讲授安排2学时，实验14学时。 本课程属于专业综合实践课程，指导教师或指导教师小组应根据参加课程设计学生的专业特点，在开课一个月之前，确定设计实验平台，并基于相应的设计实验平台，提出若干自动控制系统设计项目，并制定切实可行的实施方案。本课程的实施方案应充分反映专业技术进步，体现电子技术（ 模拟和数字）、计算机技术（ 硬件和软件）、自动控制技术与自动检测技术相互融合的发展趋势，实验场地、器材、经费和实验设备等条件有切实保证。结合所选设计实验平台和设计项目，列出具体教学内容及要求，下达设计任务书。本课程采用教师讲授（设计方法及步骤、设计实例和相关知识等）和学生独立设计实践相结合的教学方法，为培养学生的协作能力，一般组织学生按2人编组进行设计实践。本课程突出综合设计实践，同时，鼓励开展学生之间的技术交流和讨论，在设计结束时应组织优秀设计集中演示交流和讲评。 控制系统综合设计为课程设计类实践课程，实验内容主要是围绕具体设计项目的综合设计实践活动，总体要求完成样机设计并撰写技术报告。具体内容归纳为以下10项： 1.系统总体设计 2.系统硬件系统设计 3.系统控制算法设计 4.系统软件设计 5.软件编程 6.按功能模块逐级调试硬件电路； 7.按功能模块逐级调试软件模块； 8.硬件软件联机调试，测试系统功能及技术指标； 9.根据测试结果改进系统相关部分设计，完善系统功能； 10.整理设计文档，按照规范要求撰写设计报告。 五、建议使用教材及参考书 由指导教师根据设计实验平台和设计项目选择相应的指导书和参考书目。

自动控制原理课程设计

电子与电气工程学院 课程设计报告 课程名称自动控制原理 设计题目位置随动系统的超前校正 所学专业名称自动化 班级自动化141 学号2021211041 学生姓名徐兴 指导教师欧美英 2021年12月10日 电气学院自动控制原理课程设计

任务书 设计名称：位置随动系统的超前校正 学生XX ： 徐兴指导教师：欧美英 起止时间：自2021年 12 月10日起 至 2021年 12 月17日止 一、课程设计目的 1、通过课程设计进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对所学内容的理解，提高解决实际问题的能力。 2、理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最正确的系统。 3、理解相角裕度，稳态误差，剪切频率等参数的含义。 4、学习MATLAB 在自动控制中的应用，会利用MATLAB 提供的函数求出所需要得到的实验结果。 5、从总体上把握对系统进展校正的思路，能够将理论运用于实际。 二、课程设计任务和根本要求 设计任务： 单位负反应随动系统的开环传递函数为 ) 1s 001.0)(1s .1.0(s K )s (G 0++= 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的校正装置，使系统到达以下指标 〔1〕在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差≤0.001 〔2〕超调量Mp<30%，调节时间T s<0.05秒。 〔3〕相角稳定裕度在Pm >45°, 幅值定裕度Gm>20。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进展分析。 7、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。