smith預(yù)估器控制設(shè)計【計算機(jī)課程設(shè)計專用】-資料下載頁
2025-02-04 15:32本頁面
【導(dǎo)讀】，T=，畫出系統(tǒng)框圖，采用PID控制，設(shè)計Smith. 控制器的脈沖傳遞函數(shù)和差分方程；并且比較無Smith預(yù)估器控制系統(tǒng)與帶。得到控制系統(tǒng)的性能曲線，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。為對象傳遞函數(shù)，其中sesG??由于閉環(huán)特征方程中含有6se?，所以具有大滯后環(huán)節(jié)，采用常規(guī)的PID控制會使系統(tǒng)穩(wěn)。定性變差，甚至產(chǎn)生振蕩。由已知可知T=，s12??D為負(fù)反饋調(diào)節(jié)器，由于本系統(tǒng)存在大滯后環(huán)節(jié)，所以選用PID調(diào)節(jié)規(guī)律。使用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法對數(shù)字PID控制器進(jìn)行參數(shù)整定。參數(shù)表選擇數(shù)字PID參數(shù)計算公式，由于????由上一步所得的數(shù)據(jù)：T=，6??項，即存在滯后12拍的信號，因此產(chǎn)生純滯后信號對純滯后補(bǔ)償控制是至關(guān)重要的。
【正文】 6=0x9E58 再通過 10 次循環(huán)實現(xiàn) T= 的采樣延時。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化I N 0 轉(zhuǎn) 換 是 否 結(jié) 束中 斷 響 應(yīng)Y 圖 11 主程序流程圖 中 斷 開 始讀 取 AD數(shù) 據(jù)單 片 機(jī) 數(shù) 據(jù) 處理輸 出 DA數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 重 新 賦 值中 斷 返 回 圖 12 中斷服務(wù) 程序流程圖 單片機(jī)的 C 語言源程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int define ADC0809 P1。//P0 為 AD 的數(shù)據(jù)接口； sbit ST=P3^0。 //ADC0809 轉(zhuǎn)換開始 sbit OE=P3^1。//ADC0809 輸出使能 sbit EOC=P3^2。 //ADC0809 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 define DAC0832 P2//P1 為 DA的數(shù)據(jù)接口； sbit wr=P3^3。 //DAC0832 寫 sbit rd=P3^4。 //DAC0832 讀 uchar C1K0,C1K1,C1K2,C1K3,C1K4,C1K5,C1K6,C1K7,C1K8,C1K9,C1K10,C1K11,C1K12。 //C1(K)~C1(K12) uchar CK0,CK1。//分別為 k,k1 時刻 smith 預(yù)估器的輸出 uchar UK0,UK1。//分別為 k， k1 時刻的控制器的輸出 uchar EK0,EK1。//分別為 k,k1 時刻 的 AD 的輸入 uint i=0。 uchar in0=0。 //系統(tǒng)輸入采樣 void delay(uchar time) //延時 { uchar i,j。 for(i=0。itime。i++) { for(j=0。j110。j++) 。 } } uchar adin() //AD 采集 IN0 { uchar value。 OE=0。 EOC=1。 ST=0。 delay(10)。 ST=1。 delay(10)。 ST=0。 while(!EOC)。 delay(10)。 OE=1。 delay(1)。 value=ADC0809 。 OE=0。 return value。 } main() { C1K0=C1K1=C1K2=C1K3=C1K4=C1K5=C1K6=C1K7=C1K8 =C1K9=C1K10=C1K11=C1K12=0。 //系統(tǒng)初始化 UK0=UK1=0。 CK1=0。 EK1=0。 wr=0。 rd=0。 ST=0。 OE=0。 TMOD=0X01。 //定時器 0 控制方式 1,16 位 的定時器計數(shù)器 TL0=0X58。 //定時器初始化； TH0=0X9E。 TR0=0。 //關(guān)閉 T0計時； DAC0832=0x00。 //先清零 DA； TR0=1。 //定時器開始計時， 20ms 轉(zhuǎn)換一次； ET0=1。 //開定時器 0 中斷 EA =1。 //總中斷開； while(1)。 //等待中斷 } void inter_timer0()interrupt 1 //定時器 0 溢出中斷； { EA=0。 i++。 //循環(huán) 10 次 實現(xiàn) 采樣 if(i==10) { in0=adin()。 EK0=in0UK0。 C1K0=*UK1+*C1K1。 CK0=*UK1+*C1K0C1K12。 C1K12= C1K11。 C1K11= C1K10。 C1K10= C1K9。 C1K9= C1K8。 C1K8= C1K7。 C1K7= C1K6。 C1K6= C1K5。 C1K5= C1K4。 C1K4= C1K3。 C1K3= C1K2。 C1K2= C1K1。 C1K1= C1K0。 UK0=UK1+***CK0+*CK1。 UK1=UK0。 CK1=CK0。 EK1=EK0。 DAC0832=UK0。 i=0。 } TL0=0X58。 TH0=0X9E。 //延時 50ms EA=1。 } 六、 設(shè)計工作總結(jié) 采用帶 Smith 預(yù)估器控制的設(shè)計與傳統(tǒng)的 PID 控制設(shè)計相比，大大的減少了響應(yīng)曲線的超調(diào)，同時也加快了系統(tǒng)的響應(yīng)過程，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)逐漸趨于穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期控制的目的。 不帶 Smith 預(yù)估器的系統(tǒng)響應(yīng)曲線波動非常大， 加上補(bǔ)償器后效果有所改觀。 我 后來 又改善了調(diào)節(jié)方式，舍棄了 D 的控制。 我 直接 采用 PI 控制器參數(shù)計算 ， 且 得到了很好的響應(yīng)曲線 。 對 Smith 預(yù)估器的理解通過使用 Matlab 仿真，更加直觀的看到了 Smith 預(yù)估器的作用效果，看到了系統(tǒng)的輸 出響應(yīng)曲線變得更加穩(wěn)定平滑。 而運(yùn)用 keil軟件可以發(fā)現(xiàn)編程實現(xiàn)的過程中，運(yùn)用差分方程賦值比較的簡便思想，更加精確且能夠很好的做到實時響應(yīng)。 運(yùn)用 Proteus 搭建硬件仿真平臺時 ， 模擬芯片的選用很關(guān)鍵， ADC0809 并沒有仿真 MODLE，我采用了 ADC0808 很好的替代了原有模型，同理 LM324 的選用也同樣存在此問題， 同時 ADC0809 對輸入模擬量要求信號單極性，電壓范圍是 05V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)保持不變，若模擬量變化太快則需在輸入前加采樣保持電路。 最后硬件模擬也順利調(diào)試出來 ，設(shè)計達(dá)到了預(yù)期目的。 七、 參考文獻(xiàn) ，關(guān)守平，周瑋等 . .北京：科學(xué)出版社 、張虹 . .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . CAD— 基于 MATLAB 語言 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 . .北京：高等教育出版社 ，孫志崗等 . 語言大學(xué)實用教程 .北京：電子工業(yè)出版社
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