計算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計題目及裝訂要求模板

《計算機(jī)控制技術(shù)》課程一、控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真共9個同等難度的設(shè)計題目，每題2人，分別負(fù)責(zé)有紋波和無紋波設(shè)計。（一）內(nèi)容如下。DDy(z)G(s)R(z)Y(z)+_U(z)E(z)最少拍有波紋控制系統(tǒng)DDw(z)G(s)R(z)Y(z)+_U(z)E(z)最少拍無波紋控制系統(tǒng)(第1組)控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.1秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第2組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.2秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第3組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.2秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第4組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.05秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第5組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.05秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第6組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.01秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第7組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.01秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第8組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.02秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（第9組）控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真設(shè)連續(xù)被控對象的實測傳遞函數(shù)為：用零階保持器離散化，采樣周期取0.02秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。（二）1、求被控對象傳遞函數(shù)G(s)的MATLAB描述。2、求被控對象脈沖傳遞函數(shù)G(z)。3、轉(zhuǎn)換G(z)為零極點增益模型并按z-1形式排列。4、確定誤差脈沖傳遞函數(shù)Ge(z)形式,滿足單位加速度信號輸入時閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差為零和實際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。5、確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)形式，滿足控制器Dy(z)可實現(xiàn)、最少拍和實際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。6、根據(jù)4、5、列寫方程組，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系數(shù)并最終求解Gc(z)和Ge(z)。7、求針對單位加速度信號輸入的最少拍有波紋控制器Dy(z)并說明Dy(z)的可實現(xiàn)性。8、用程序仿真方法分析加速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。9、用圖形仿真方法(Simulink)分析單位加速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。10、確定誤差脈沖傳遞函數(shù)Ge(z)形式,滿足單位速度信號輸入時閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差為零和實際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。11、確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)形式，滿足控制器Dw(z)可實現(xiàn)、無波紋、最少拍和實際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。12、根據(jù)10、11、列寫方程組，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系數(shù)并最終求解Gc(z)和Ge(z)。13、求針對單位速度信號輸入的最少拍無波紋控制器Dw(z)并說明Dw(z)的可實現(xiàn)性。14、用程序仿真方法分析單位速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。15、用圖形仿真方法(Simulink)分析單位速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。16、根據(jù)8、9、14、15、的分析，說明有波紋和無波紋的差別和物理意義。二、利用C語言或其他語言編程實現(xiàn)插補(bǔ)計算并能按要求實現(xiàn)繪圖同等難度共5人1.直線插補(bǔ)已知直線插補(bǔ)流程圖如下，請用程序?qū)崿F(xiàn)并繪制一直線。（起點終點任意）本題1人完成。置FM=0置FM=0輸入XE、YE、XOY、NXYFM≥0?XOR=1或4？XOR=1或2？ZF=1ZF=2ZF=3ZF=4FM=FM-YEFM=FM+YE調(diào)用走步控制程序NXY=NXY-1NXY=0?開始結(jié)束YNYNYNYN2.圓弧插補(bǔ)已知圓弧插補(bǔ)流程圖如下，請用程序?qū)崿F(xiàn)并繪制一圓弧。（起點終點位置可以自行選定）。本題共4人完成，每人各負(fù)責(zé)一個象限的實現(xiàn)情況，要求編寫程序并能在計算機(jī)上繪制出圖。ZF=4ZF=4RNS=1，6？RNS=2，5？輸入X0、Y0、NXY、RNS置FM=0、XM=X0、YM=Y0ZF=4ZF=4RNS=1，6？RNS=2，5？輸入X0、Y0、NXY、RNS置FM=0、XM=X0、YM=Y0RNS=1，2，6，8？FM≥0？FM≥0？RNS=2，7？RNS=1，8？ZF=3ZF=2ZF=1ZF=1ZF=2ZF=3FM=FM-2XM=1FM=FM+2XM=1FM=FM-2YM=1FM=FM+2YM+1YM=YM+1YM=XM-1YM=XM+1YM=YM-1調(diào)用走步控制程序NXY=NXY-1NXY=0?結(jié)束N NYNYYNNYNYNYNYNNNN三、信號測控裝置的設(shè)計（共2人）設(shè)計一個基于單片機(jī)的具有A/D和D/A功能的信號測控裝置。要求該信號測控裝置能夠接入典型傳感器、變送器信號，同時可輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓/電流信號。并滿足抗干擾、通用性、安全性、性價比等原則性要求。標(biāo)準(zhǔn)電壓/電流信號定為：0～5V/4～20mA(0～20mA)。系統(tǒng)總體框架如下圖所示：CPUCPU穩(wěn)壓電源顯示模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊鍵盤模塊聲光報警數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊模擬量輸出模擬量輸入要求：選用合適的51單片機(jī)芯片，結(jié)合相應(yīng)的輸入輸出通道接口技術(shù)以及外圍的鍵盤顯示模塊，完成信號測控目的。（顯示模塊LED靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示各一人）。四、設(shè)計并調(diào)試一個由工業(yè)控制機(jī)控制的溫度測控系統(tǒng)。（1人）通過這個過程學(xué)習(xí)溫度的采樣方法，A/D變換方法以及數(shù)字濾波的方法。通過設(shè)計過程掌握溫度的幾種控制方法，了解利用計算機(jī)進(jìn)行自動控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換及顯示等模塊構(gòu)成。設(shè)計思想是通過溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳎妷海┬盘枺捎诮?jīng)溫度變化引起電流（電壓）信號的改變非常小，如果被模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的話效果非常不明顯，因此需要將其通過一個信號放大模塊進(jìn)行放大。再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后送入單片機(jī)AT89C51，而單片機(jī)通過PID算法控制熱水器的電爐加熱，并且使數(shù)碼管顯示實時溫度，從而實現(xiàn)溫度的高精度控制。要求：選擇1～2種合適的控制算法，使其溫度指標(biāo)為：40～70℃之間任選，偏差：1℃。畫出電路連接圖、程序流程圖，編制源程序，并進(jìn)行調(diào)試通過。設(shè)計并調(diào)試一個由工業(yè)控制機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)測控系統(tǒng)。（1~2人）步進(jìn)電機(jī)是一種精確步進(jìn)運(yùn)動的機(jī)電執(zhí)行元件，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械的數(shù)字控制。為使系統(tǒng)的可靠性、通用型、可維護(hù)性以及性價比最優(yōu)，通常利用計算機(jī)對其進(jìn)行控制，實現(xiàn)開環(huán)控制系統(tǒng)。請利用微控制器，完成對步進(jìn)電機(jī)的控制，實現(xiàn)1）電機(jī)轉(zhuǎn)速平