軟件課程設(shè)計報告

1、軟件課程設(shè)計報告目的通過本課程設(shè)計實習，使學生在下列方面有所了解和提高：1、 掌握 Visual Basic 進行程序設(shè)計的基本思路和方法2、 能利用 Visual Basic 編程實現(xiàn)簡單的任務(wù)3、 結(jié)合控制系統(tǒng)理論用 VB 進行計算機控制仿真1.設(shè)計內(nèi)容1、 對一階系統(tǒng)實現(xiàn) PID 算法控制并進行仿真，具體功能如下：1)基本要求： 實現(xiàn) PID 算法和一階系統(tǒng)差分方程仿真，PID 算法中的四個參數(shù)和一階系 統(tǒng)的參數(shù)都可以通過菜單進行設(shè)定，系統(tǒng)對階越函數(shù)的響應(yīng)以圖形方式實時顯示在 窗口中。2) 附加功能：將系統(tǒng)的時間響應(yīng)數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，具體應(yīng)包括下列屬性：時間， 輸出值。將系統(tǒng)的歷史響應(yīng)

2、重現(xiàn)。使用 Teechart 控件作為顯示輸出。2.要求1、 上機實習期間嚴格教學次序，不遲到，不早退，不無故缺席。2、 嚴格遵守機房規(guī)章制度。3、 上機前做好預(yù)習，提高上機效率。4、 完成實習報告。實習報告書寫整潔，條理清楚。4.計劃進度整個課程設(shè)計總共一周，時間分配如下：1、熟悉了解 Visual Basic， 主要包括 VB 語言、 界面設(shè)計、 繪圖功能、 數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)、ActiveX控件的注冊和使用。2、 回顧控制系統(tǒng)原理中的PID 算法及 PID 算法的數(shù)字化。3、 實現(xiàn) PID 算法對一階系統(tǒng)的控制并顯示系統(tǒng)的時間響應(yīng)。4、 將系統(tǒng)的時間響應(yīng)數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，然后重現(xiàn)整個響應(yīng)。

3、五實驗基本思想與數(shù)學實現(xiàn)1 數(shù)字 PID 及其算法在模擬系統(tǒng)中，PID 算法的表達式為式中 P(t):調(diào)節(jié)器的輸出信號e(t):調(diào)節(jié)器的偏差信號，等于測量值與給定值之差Kp：調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)TI:調(diào)節(jié)器的積分時間TD:調(diào)節(jié)器的微分時間由于計算機控制是一種采樣控制，只能根據(jù)采樣時刻的偏差來計算控制量。因此，在計算機控制系統(tǒng)中，必須對式(1 )進行離散化處理，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的 微分方程，此時積分項和微分項可用求和及增量式表示：式中t T：采樣周期，必須使 T 足夠小，才能保證系統(tǒng)有一定的精度;E(k):第 k 次采樣時的偏差值;E(k 1):第(k 1)次采樣時的偏差值;k：采樣

4、序號，k 0,1,2,P(k):第 k 次采樣時調(diào)節(jié)器的輸出由于(4)的輸出值與閥門開度的位置一一對應(yīng)，因此，通常把(4)稱為位置型 PID 的位置控制算式。由(4)可以看出，要想計算P(k),不僅需要本次與上次的偏差信號E(k)和E(k 1),p(t)心同)丁e詈(1)e(t)dtE(j) tj onT E(j)j ode(t) dt將式(2)、( 3)代入式(1)，E(k) E(k 1) E(k) E(k 1)tT則可得到離散的 PID 表達式：P(k)KPE(k)0E中E(k)E(k 1)(2)(3)(4)而且還要在積分項中把歷次的偏差信號E(j)進行相加，即E(j)，這樣，不僅計算繁瑣

5、，j 0而且為保存E(j)還要占用很多內(nèi)存。為此，作如下改動。根據(jù)遞推原理，可寫出(k-1)次的 PID 輸出表達式：Tk 1TP(k) KpE(k 1)E(j)卡E(k 1) E(k 2)( 5)TIj oT用式(5)減去(4)，可得：P(k) P(k 1) KPE(k) E(k 1) KIE(k) KDE(k) 2E(k 1) E(k 2) (6)式中K|KP:積分系數(shù)TiTDKD心半：微分系數(shù)式(6)稱為增量式 PID 控制算式。增量型 PID 算法的算式為：P(k) KpE(k) E(k 1) K|E(k) KE(k) 2E(k 1) E(k 2)( 7)設(shè)Pp(k)KpE(k) E(

6、k 1)Pi(k) KIE(k)PD(k) KDE(k) 2E(k 1) E(k 2)所以：P(k)Pp(k)P|(k)PD(k)(8)2、離散控制系統(tǒng)的數(shù)學描述設(shè)系統(tǒng)為一階慣性環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為:其微分方程為：G(s)Y(s)X(s)(9)T 足夠小，當t nT時，可plT1- y(t) y(t) x(t) dt差分方程和微分方程在形式上有一定的相似之處，設(shè)時間間隔有：(10)dy(t) y( n 1)T y(nT)dtT于是式(9)可寫成：T,y(n羿y(nT)y(nT) x(nT)經(jīng)整理后，得：TTy( n 1)T(1)y(nT) x(nT)TiTi微分方程（9）可以近似成差分方程

7、（10），T值越小，則近似得越好。六實驗具體實現(xiàn)（本實驗基于VB6.0 平臺） 1對象窗口-837 -728 -82S-674-926-1,014-S12-SB4 -1,041 -1,137-1,247 -1,2921,270 -V25 -1,322 -1,370 -1,306 -1,275 -1 2362代碼窗口Private Declare Function timeGetTime Lib winmm.dll () As Long1).Command1 按鈕所對應(yīng)事件代碼：Private Sub Command1_Click()On Error Resume Next在 T 足夠小的條件下

8、,350,300,250,200,150,100,050啊9S0900850 80075004DatalklC omm artd21E1-C ommand!Dim x As IntegerDim p1, p2, y, t, t2, e1, e2, e3 As DoubleDim kp, ti, td, ki, kd, y1 As DoubleDim f1, f2 As Booleanf1 = Truef2 = Truex = Text1.Texty = 0kp = Text2.Textti = Text3.Texttd = Text4.Textt = Text5.Textp1 = p2 = 0

9、e3 = e2 = e1 = 0Form1.Data1.Visible = FalseForm1.Data1.RecordsetType = 1Form1.Data1.RecordSource = zxWith TChart1.Series(0).ClearForm1.Data1.Recordset.MoveFirstFor i = 1 To 60 / tForm1.Data1.Recordset.DeleteForm1.Data1.Recordset.MoveNextNext iForm1.Data1.RefreshFor i = 1 To 60 / tki = kp * t / tikd

10、= kp * td / t e3 = e2e2 = e1e1 = 1 - yy1 = yp1 = p2 + kp * (e1 - e2) + ki * e1 + kd * (e1 - 2 * e2 + e3)y = t / x * p1 + (1 - t / x) * yp2 = p1t2 = t * i.Series(0).Add y, t2, clTeeColorIf f1 ThenIf y = 1 ThenText6.Text = t2f1 = FalseEnd IfEnd IfIf y 1 ThenIf f2 ThenIf y y1 ThenText7.Text = t2Text8.T

11、ext = Format(y - 1, 0.0%)f2 = FalseEnd IfEnd IfEnd IfForm1.Data1.Recordset.AddNewForm1.Data1.Recordset.Fields(time) = t2Form1.Data1.Recordset.Fields(output) = yForm1.Data1.Recordset.Update / / 數(shù)據(jù) delay (10)Next iEnd With/ /PID 環(huán)節(jié)輸出/ / 系統(tǒng)輸出 y/ /PID 具體實現(xiàn)代碼段入數(shù)據(jù)庫代碼End SubPrivate Sub Command2_Click()With

12、 TChart1.Series(0).ClearEnd WithEnd SubPublic Function delay(hm As Double)Dim t1t1 = timeGetTimeWhile (timeGetTime - t1) n2775.2.22355625,32571UT343T5.4260971056602.5.28T4903S361Z.6.30510657118.T323962T81181.S343E14T9449.g.3630232433041.3832047594611. 14O3973S507611.2425ai5633D831.3.44EH4M戲史11. 4.4679271345971,54S96949&70791.6.5118025316111.7.5338007789141,8.555&42