計(jì)算機(jī)控制專題實(shí)驗(yàn)

1、附件2：計(jì)算機(jī)控制專題實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程編號(hào)：課內(nèi)周數(shù)：1周課程類別：通識(shí)基礎(chǔ) 學(xué)科基礎(chǔ) 專業(yè)基礎(chǔ) 專業(yè) 適用專業(yè)：自動(dòng)化一、所涉及的課程及知識(shí)點(diǎn)涉及課程：自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)字電路和模擬電子電路。涉及知識(shí)點(diǎn)：離散控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)、單片機(jī)接口電路、硬件電路設(shè)計(jì)二、目的與任務(wù)目的：“計(jì)算機(jī)控制專題實(shí)驗(yàn)”是自動(dòng)化專業(yè)集中實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中的專題實(shí)驗(yàn)，屬必修課。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠深入了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)完成一個(gè)完整的軟硬件結(jié)合的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)，鞏固和深化了理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐技能以及綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的

2、能力。任務(wù):專題實(shí)驗(yàn)分成兩大模塊，學(xué)生必須完成其中的一個(gè)模塊任務(wù)。通過(guò)一周的專題實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，學(xué)生要求完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括外部硬件電路的實(shí)現(xiàn)、控制算法的設(shè)計(jì)，軟硬件編程調(diào)試等）實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的具體指標(biāo)要求。 三、內(nèi)容與要求模塊一：爐溫控制實(shí)驗(yàn)（一）課題內(nèi)容 利用PC機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和功率放大電路等，實(shí)現(xiàn)電阻爐爐溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控 。 （二）課題要求 1 了解溫度控制系統(tǒng)的構(gòu)成，熟悉各環(huán)節(jié)的工作原理。2 建立爐溫控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。3 控制算法要求使用PID算法，除了應(yīng)用基本PID算法進(jìn)行控制外，要求對(duì)該P(yáng)ID控制算法進(jìn)行改進(jìn)。分析改進(jìn)前后的性能指標(biāo)，并進(jìn)行相應(yīng)的理

3、論分析。4 完成PID參數(shù)整定，調(diào)試出穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)，觀察并分析PID整定規(guī)律，保存最佳的整定參數(shù)與控制曲線圖。5 設(shè)計(jì)編寫(xiě)采樣、濾波、PID控制及優(yōu)化算法等相關(guān)程序。  （三）考核及報(bào)告要求 1. 考核（1）學(xué)生必須完成課題的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，由教師驗(yàn)收。（2）設(shè)計(jì)成績(jī)由以下三部分組成：設(shè)計(jì)與調(diào)試（50%）、報(bào)告（30%）、平時(shí)紀(jì)律表現(xiàn)（20）。（3）綜合成績(jī)按：優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等評(píng)定。2. 報(bào)告要求（1）設(shè)計(jì)課題名稱，學(xué)生姓名、班級(jí)、學(xué)號(hào)；（2）設(shè)計(jì)目的、任務(wù)、要求、課題內(nèi)容；（3）設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；（4）測(cè)試和結(jié)果；（5）課題結(jié)果分析；（6）課

4、題中遇到的問(wèn)題及實(shí)際心得（7）參考文獻(xiàn)。 （四）課題任務(wù)分解及學(xué)時(shí)安排課題任務(wù)分解（課題內(nèi)容細(xì)化）學(xué)時(shí)安排1.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件安裝62.硬件系統(tǒng)搭建63.系統(tǒng)建模，PID控制算法參數(shù)整定 84. PID及改進(jìn)算法、濾波、采樣等軟件編程實(shí)現(xiàn)85.軟硬件聯(lián)調(diào)86.實(shí)驗(yàn)總結(jié)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)4注：要求每周按40學(xué)時(shí)安排學(xué)生教學(xué)任務(wù)。 模塊二：數(shù)字式直流小功率伺服系統(tǒng)（一） 課題內(nèi)容 利用PC機(jī)、測(cè)速電動(dòng)機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊和功率放大電路等，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流小功率伺服系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控 。 （二）課題要求 1對(duì)元部件進(jìn)行測(cè)試并建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。2熟悉數(shù)字接口的使用，進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，構(gòu)成閉環(huán)數(shù)字式直流小功率伺服系

5、統(tǒng)。3 建立直流小功率伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。3 控制算法要求使用PID算法，除了應(yīng)用基本PID算法進(jìn)行控制外，要求對(duì)該P(yáng)ID控制算法進(jìn)行改進(jìn)。分析改進(jìn)前后的性能指標(biāo)，并進(jìn)行相應(yīng)的理論分析。4 完成PID參數(shù)整定，調(diào)試出穩(wěn)定的直流小功率伺服控制系統(tǒng)，觀察并分析PID整定規(guī)律，保存最佳的整定參數(shù)與控制曲線圖。5 設(shè)計(jì)編寫(xiě)采樣、濾波、PID控制及優(yōu)化算法等相關(guān)程序。  6 完成PID參數(shù)整定，調(diào)試出穩(wěn)定的速度控制系統(tǒng)，觀察并分析PID整定規(guī)律，保存最佳的整定參數(shù)與控制曲線圖。 （三）考核及報(bào)告要求 1. 考核（1）學(xué)生必須完成課題的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，由教師驗(yàn)收。

6、（2）設(shè)計(jì)成績(jī)由以下三部分組成：設(shè)計(jì)與調(diào)試（50%）、報(bào)告（30%）、平時(shí)紀(jì)律表現(xiàn)（20）。（3）綜合成績(jī)按：優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等評(píng)定。2. 報(bào)告要求（1）設(shè)計(jì)課題名稱，學(xué)生姓名、班級(jí)、學(xué)號(hào)；（2）設(shè)計(jì)目的、任務(wù)、要求、課題內(nèi)容；（3）設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；（4）測(cè)試和結(jié)果；（5）課題結(jié)果分析；（6）課題中遇到的問(wèn)題及實(shí)際心得（7）參考文獻(xiàn)。 （四）課題任務(wù)分解及學(xué)時(shí)安排課題任務(wù)分解（課題內(nèi)容細(xì)化）學(xué)時(shí)安排1.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件安裝62.硬件系統(tǒng)搭建63.系統(tǒng)建模，PID控制算法參數(shù)整定84. PID及改進(jìn)算法、濾波、采樣等軟件編程實(shí)現(xiàn) 85.軟硬件聯(lián)調(diào)86.實(shí)驗(yàn)總結(jié)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)4注：要求每周按40學(xué)時(shí)安排學(xué)生教學(xué)任務(wù)。四、主要儀器設(shè)備（黑體小四號(hào)）硬件：直流電源、示波器、萬(wàn)用表、計(jì)算機(jī)、電熱壺、數(shù)據(jù)采集模塊、直流電機(jī)、繼電器、運(yùn)算放大器等。軟件：MATLAB。五、思考題（黑體小四號(hào)）1.總結(jié)PID參數(shù)整定規(guī)律2.查閱資料，了解控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的相關(guān)方法3.了解PID控制算法的各種改進(jìn)方法，并進(jìn)行性能比較六、說(shuō)明 執(zhí)筆人：程艷云 審核人： 實(shí)驗(yàn)院長(zhǎng)： 注