基于VHDL的高速串行AD转换器控制设计与实现

滞后超前校正控制器设计说明

《计算机控制》课程设计报告 题目: 滞后-超前校正控制器设计 : 胡志峰 学号: 100230105 2013年7月12日

《计算机控制》课程设计任务书 指导教师签字：系（教研室）主任签字： 2013年 7 月 5 日

一、实验目的 完成滞后 - 超前校正控制器设计 二、实验要求 熟练掌握 MATLAB 设计仿真滞后-超前校正控制器、运用Protel 设计控制器硬件电路图，以及运用MCS-51单片机C 或汇编语言完成控制器软件程序编程。 三、设计任务 设单位反馈系统的开环传递函数为 )160 )(110()(0++= s s s K s G ，采用模拟设 计法设计滞后-超前校正数字控制器，使校正后的系统满足如下指标： (1) 当t r = 时，稳态误差不大于1/126； (2) 开环系统截止频率 20≥c ω rad/s ； (3) 相位裕度o 35≥γ 。 四、 实验具体步骤 4.1 相位滞后超前校正控制器的连续设计 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。 超前校正的作用在于提高系统的相对稳定性和响应的快速性,滞后校正的主要作用是在不影响系统暂态性能的前提下,提高低频段的增益，改善系统的稳态特性，而滞后超前校正环节则可以同时改善系统的暂态特性和稳态特性。这种校正的实质是综合利用了滞后和超前校正的各自特点，利用其超前部分改善暂态特性，而利用滞后部分改善稳态特性，两者各司其职，相辅相成。 (1)调整开环增益 K,使其满足稳态误差不大于1/126; 00 lim (s)126v s K s G K →===g

家用空调温度控制器的控制程序设计

《微机原理及接口技术》 课程设计说明书 课题：家用空调温度控制器的控制程序设计专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：王亚林 2015年1月8 日

目录 第1章、设计任务与目标................................................................................ 错误!未定义书签。 设计课题：................................................................................................ 错误!未定义书签。 设计目的：................................................................................................ 错误!未定义书签。 设计任务：................................................................................................ 错误!未定义书签。 基本设计要求：............................................................................................................. 错误!未定义书签。 第2章、总体设计规划与方案论证 (6) 设计环节及进程安排 (6) 方案论证 (5) 第3章、总体软件设计说明及总流程图 (10) 总体软件设计说明 (10) 总流程图 (11) 第4章、系统资源分配说明 (13) 系统资源分配 (13) 系统内部单元分配表 (13) 硬件资源分配 (15) 数据定义说明 (16) 部分数据定义说明 (16) 第5章、局部程序设计说明 (17) 总初始化以及自检 主流程 按键音模块 (17) .2 单按键消抖模块 (17) PB按键功能模块 (18) 基本界面拆字模块 (19) 4*4矩阵键盘模块 (19) 模式显示模块 (20) 显示更新模块 (21) 室内温度AD转换模块 (21) 4*4矩阵键盘扫描子程序 (21) 整点报时模块 (23) 空调进程判断及显示模块 (23) 三分钟压缩机保护模块 (23) 风向摆动模块 (24) 驱动控制模块 (24) 定时开关机模块 (25) 第6章、系统功能与用户操作使用说明 (26)

计算机控制系统课程设计

《计算机控制》课程设计报告 题目: 超前滞后矫正控制器设计 姓名: 学号: 10级自动化 2013年12月2日

《计算机控制》课程设计任务书 指导教师签字：系（教研室）主任签字： 2013年11 月25 日

1.控制系统分析和设计 1.1实验要求 设单位反馈系统的开环传递函数为) 101.0)(11.0(100 )(++= s s s s G ，采用模拟设 计法设计数字控制器，使校正后的系统满足：速度误差系数不小于100，相角裕度不小于40度，截止角频率不小于20。 1.2系统分析 （1）使系统满足速度误差系数的要求: ()() s 0 s 0100 lim ()lim 100 0.1s 10.011V K s G s s →→=?==++ (2)用MATLAB 画出100 ()(0.11)(0.011) G s s s s = ++的Bode 图为： -150-100-50050 100M a g n i t u d e (d B )10 -1 10 10 1 10 2 10 3 10 4 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Gm = 0.828 dB (at 31.6 rad/s) , P m = 1.58 deg (at 30.1 rad/s) Frequency (rad/s) 由图可以得到未校正系统的性能参数为： 相角裕度0 1.58γ=?， 幅值裕度00.828g K dB dB =, 剪切频率为：030.1/c rad s ω=， 截止频率为031.6/g rad s ω=

（3）未校正系统的阶跃响应曲线 024******** 0.20.40.60.811.2 1.41.61.8 2Step Response Time (seconds) A m p l i t u d e 可以看出系统产生衰减震荡。 （4）性能分析及方法选择 系统的幅值裕度和相角裕度都很小，很容易不稳定。在剪切频率处对数幅值特性以-40dB/dec 穿过0dB 线。如果只加入一个超前校正网络来校正其相角，超前量不足以满足相位裕度的要求，可以先缴入滞后，使中频段衰减，再用超前校正发挥作用，则有可能满足要求。故使用超前滞后校正。 1.3模拟控制器设计 （1）确定剪切频率c ω c ω过大会增加超前校正的负担，过小会使带宽过窄，影响响应的快速性。 首先求出幅值裕度为零时对应的频率，约为30/g ra d s ω=，令 30/c g rad s ωω==。 （2）确定滞后校正的参数 2211 3/10 c ra d s T ωω= ==, 20.33T s =,并且取得10β=

用MATLAB进行控制系统的超前校正设计汇总

课程设计任务书 学生姓名： ________________ 专业班级：____________ 指导教师：陈启宏_______ 工作单位：自动化学院 题目：用MATLA进行控制系统的超前校正设计。 初始条件：已知一单位反馈系统的开环传递函数是 K G(s) s(1 0.05s)(1 0.5s) 要求系统跟随2r/min的斜坡输入产生的最大稳态误差为2°,45。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、用MATLAB^出满足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕量和相 位裕量。 2、在系统前向通路中插入一相位超前校正，确定校正网络的传递函数。 3、用MATLA画出未校正和已校正系统的根轨迹。 4、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAE程序和 MATLA输出。说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排: 2012 年12月17 日

系主任（或责任教师）签名:

用MATLA进行控制系统的 超前校正设计 1、超前校正概述 i.i、何谓校正 所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。校正的目的就是为了当我们在调整放大器增益后仍然不能满足设计所要求的性能指标的情况下，通过加入合适的校正装置，使系统的性能全面满足设计要求。 按照校正装置在控制系统中的连接方式，可以将校正方式分为串联校正和并联校正两种。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、滞后一一超前校正这三种类型，也就是工程上常用的PID调节器。 在实际的分析设计中，具体采用哪种校正方式，取决于系统的校正要求、信号的性质、系统各点的功率、可选元件和经济条件等。 本次课程设计的要求为用MATLA进行控制系统的超前校正设计，已知一单位反馈系统的开环传递函数是： G(s) K s(1 0.05s)(1 0.5s) 要求系统跟随2r/min的斜坡输入产生的最大稳态误差为 2 所以接下来将对超前校正进行相应的介绍。45

Verilog HDL 空调温度控制器设计

设计题目：家用空调温度控制器 一设计题目的要求： 家用空调温度控制器的功能为： 1、室内温度可由按键设置，温度的设置范围为20度至39度。 2、有加热和制冷两种工作模式。当空调工作在加热模式时，如果室温低于设定温度，空调加热，反之，不加热；当空调工作于制冷模式时，如果室温高于设定温度，空调制冷，反之空调不制冷。 3、对室内温度用两位数码管进行实时显示。 二设计方案及其工作原理： 总的设计框图如下： 本电路由控制核心cpu、按键、4位锁存器、数码管7位译码器电路组成。 cpu：负责数据接收；室温和设定温度的比较；工作模式选择；显示数据的输出；加热制冷信号的控制；报警信号的输出等。 按键：负责设定标准温度，设置温度的升高与降低。 锁存器：将cpu输出的显示信号锁存，防止干扰，将信号送给译码器。 译码器：将BCD码译成数码管显示用的高低电平。 工作原理 在reset信号作用下，设定温度寄存器赋初值，初值为26度，通过add （温度升）和down（温度减）来步进调整设定温度（步进为一）。按键（key）模块通过seta和setb输出端口将设定温度传给cpu。 cpu接收到设定温度后将其与由温度传感器传来的室温xy比较，将比较结果标志存在寄存器（flag）中。读取用户工作模式（mod=1时为加热，mod=0时为制冷）。在加热模式状态下，根据flag的值给出加热控制寄存器heat

赋值；在制冷模式状态下，根据flag的值给制冷状态寄存器cool赋值。 cpu还将设置温度与设置温度范围比较，将比较结果标志存在报警寄存器flag_high（超上界寄存器）和flag_low（超下界寄存器）。 cpu还将室温和设定温度分别存放在室温寄存器和设定温度寄存器中。 最后，cpu将寄存器的值通过各端口输出。 各锁存器将数据锁存后在时钟信号的作用下将锁存信号输出给译码器，译码器再把BCD码转换成数码管显示的高低电平，数码管显示出室温和设置温度。 Led灯接到有效信号后点亮，指示设定温度是否越界（led_settoohigh 表示设置温度过高；led_settoolow表示设置温度过低）。 三各单元电路设计： 1、cpu设计 cpu框图如下： disp_outx：室温十位输出显示 disp_outy：室温个位输出显示 disp_outa：设置十位输出显示 disp_outb：设置个位输出显示 cool：制冷输出信号 heat：加热输出信号 led_settoohigh：设定温度超越上限报警 led_settoolow：设定温度超越下限报警 x：室温十位输入 y：室温个位输入 a：设定温度十位输入 b：设定温度个位输入 mod：用户加热制冷模式选择 clk:时钟脉冲 flag：室温和设置温度比较标志位寄存器 flag_high：设置温度超越上界标志位寄存器 flag_low：设置温度超越下界标志位寄存器 2、按键（key）设计

控制系统的超前校正设计

控制系统的超前校正设计 设计题目： 已知一单位负反馈系统的开环传递函数是： ) 5.01)(05.01()(s s s K s G ++= 要求系统跟随2r/min 的斜坡输入产生的最大稳态误差为o 2，o 45≥γ 一 系统的超前校正设计 1超前校正原理概述 利用超前无源网络进行校正，其基本原理是利用无远超前网络的相角超前特性，补偿原系统中频段过大的负相角，增大相角裕度。同时，利用超前网络在幅值上的高频放大作用，使校正后的幅值穿越频率增大，从而全面改善系统的动态性能。 2系统的初始状态分析： 根据已知条件调整开环增益。因为要求系统跟随2r/min 的斜坡输入产生的最大稳态误差为o 2，所以12R =，又2/12≤=K e ss ，故取1(rad)6K -=，得待校正的系统的开环传递函数为 ) 5.01)(05.01(6 )(s s s s G ++= 为最小相位系统，作系统的bode 图： 程序： clear all ;clc; num=[6]; den=[0.025,0.55,1,0]; bode(num,den) grid; -150-100 -50 50 M a g n i t u d e (d B )10 -1 10 10 1 10 2 10 3 -270 -225-180-135-90P h a s e (d e g ) Bode Diagram Frequency (rad/sec) 求校正钱的相角裕度和幅值裕度： 程序： clear all ;clc; num=[6]; den=[0.025,0.55,1,0]; sys=tf(num,den) margin(sys) [gm,pm,wg,wp]=margin(sys)

空调机温度控制器的设计原理

空调机温度控制器的设计原理 一、概述 随着经济的发展和人们生活水平的提高，空调机受到广泛应用。空调机的温度控制器是由温度传感器感受室内温度变化来控制压缩机的运行与停止。由于温度传感器直接输出的信号一般比较微弱，为了更好的测量与显示，需要用放大器进行处理，处理后的温度信号与设定的温度值通过比较器进行比较后，控制继电器的通断，使温度被控制在设定值左右，使空调器的工作状态随着人们要求和环境状态而自动变化，迅速准确的达到人们的要求，并使空调器的工作状态保持在最合理的状态下。 二、方案设计 设计了一个空调机温度控制器，控制器能够实时采集室内环境温度，当室内环境温度高于设定温度时，控制器启动空调压缩机制冷，并同时发出提示信号；当室内环境温度低于设定温度时，控制压缩机停止制冷 空调机温度控制器原理框图如图1所示。 放大与处理电路 单稳态电流

执行单元 提示灯 温度设置 工作原理：空调机温度控制器由热敏电阻采集环境温度变化，通过比较器与设定温度进行比较，当环境温度高于设定温度时，比较器输出低电平，继电器启动压缩机制冷，同时给555单稳态电路一个触发信号，单稳态电路输出高电平，指示灯亮，当温度低于设定温度时，比较器输出高电平，继电器控制压缩机停止制冷。 三、电路设计 1.直流稳压电源电路 直流稳压电源电路原理图如图2所示

工作原理：电源开关接通时，交流电压220V经过变压器进行变压，大致提供11V的电压，此电压经过整流桥电路进行整流后，在经过滤波电容滤除多余的杂波，此时电压信号较为清晰，但是仍然不稳定，电压信号再经过三端稳压器进行稳压，这时得到的电源电压为电路所需的稳定的9V。 2.温度采集及放大电路 温度采集及放大电路原理图如图3所示。

自动控制原理课程设计控制系统的超前校正设计武汉理工大学

额，这个文档是在百度文库花20分下载的，太坑爹了，所以我加了这几个字重新上传了。大家攒点百度币不容易………… 目录 1 超前校正的原理及方法 (2) 何谓校正为何校正 (2) 超前校正的原理及方法 (2) 超前校正的原理 (2) 超前校正的应用方法 (4) 2 控制系统的超前校正设计 (5) 初始状态的分析 (5) 超前校正分析及计算 (8) 校正装置参数的选择和计算 (8) 校正后的验证 (10) 校正对系统性能改变的分析 (14) 3心得体会 (16) 参考文献 (17)

控制系统的超前校正设计 1 超前校正的原理及方法 何谓校正 为何校正 所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，是系统整 个特性发生变化。校正的目的是为了在调整发大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性能指标的情况下，通过加入的校正装置，是系统性能全面满足设计要求。 超前校正的原理及方法 超前校正的原理 无源超前网络的电路如图1所示。 图1 无源超前网络电路图 r u c u 1 R 2R C

如果输入信号源的内阻为了零，且输出端的负载阻抗为无穷大，则超前网络的传递函数可写为 1()1c aTs aG s Ts += + （2-1） 式中1221R R a R += > , 1212 R R T C R R =+ 通常a 为分度系数，T 叫时间常数，由式（2-1）可知，采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降a 倍，因此需要提高放大器增益交易补偿。 根据式（2-1），可以得无源超前网络()c aG s 的对数频率特性，超前网络对频率在1/aT 至1/T 之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内，输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络的名称由此而得。在最大超前交频率m ω处，具有最大超前角m ?。 超前网路（2-1）的相角为 ()c arctgaT arctgT ?ωωω=- （2-2） 将上式对ω求导并令其为零，得最大超前角频率 m ω=1/T a （2-3） 将上式代入（2-2），得最大超前角频率 （2-4） 同时还易知 ''m c ωω= ?m 仅与衰减因子a 有关。a 值越大，超前网络的微分效应越强。但a 的最大值受到超前 网络物理结构的制约，通常取为20左右（这就意味着超前网络可以产生的最大相位超前大约为65度）如果要得大于 的相位超前角，可用两个超前校正网络串联实现，并在串 联的两个网络之间加一个隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。 利用超前网络或PD 控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD 控制器的相角超前特性。只要正确地将超前网络的交接频率1/aT 或1/T 选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选择参数a 和T ，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善系统的动态性能。使校正后系统具有如下特点：低频段的增益满足稳态精度的要求；中频段对数幅频特性的斜率为-20db/dec ，并具有较宽的频带，使系统具 1 arcsin 12m a arctg a a ?-==+

基于单片机的空调温度控制器设计设计

基于单片机的空调温度控制器设计设计

接口技术课程设计报告基于单片机的空调温度控制器设计 摘要 设计了基于AT89C52的高精度家用空调温度控制系统，系统硬件主要由电源电路、温度采集电路（DS18B20）、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成；软件采用8051C语言编程；该系统可以完成温度的显示、温度的设定、空调的控制等多项功能。 关键词：单片机；DS18B20；温度检测；显示

目录 1 设计目的及要求 (1) 1.1 设计目的和意义 (1) 1.2 设计任务与要求 (1) 2 硬件电路设计 (2) 2.1 总体方案设计 (2) 2.2 功能模块电路设计 (3) 2.2.1 单片机的选型 (3) 2.2.2 振荡电路设计 (5) 2.2.3 复位电路设计 (5) 2.2.4 键盘接口电路设计 (6) 2.2.5 温度测量电路设计 (6) 2.2.6 系统显示电路设计 (7) 2.2.7 输出控制电路设计 (8) 2.3 总电路设计 (8) 2.4 系统所用元器件 (9) 3 软件系统设计 (10) 3.1 软件系统总体方案设计 (10) 3.2 软件流程图设计 (10) 4 系统调试 (12) 5 总结 (13)

5.1 本系统存在的问题及改进措施 (13) 参考文献 (14) 附录1：系统的源程序清单 (15) 附录2：系统的PCB图 (39)

1 设计目的及要求 1.1 设计目的和意义 21世纪的人们生活质量不断提高，同时也对高科技电子产业提出了更高的要求，为了使人们生活更人性化、智能化。我设计了这一基于单片机的空调温度控制系统，人们只有生活在一定的温度环境内才能长期感觉舒服，才能保证不中暑不受冻，所以对室内温度要求要高。对于不同地区空调要求不同，有的需要升温，有的需要降温。一般都要维持在21~26°C。 目前，虽然我国大量生产空调制冷产品，但由于我国人口众多，需求量过盛，在我国的北方地区，还有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。温度不能很好的控制在一定的范围内，夏天室内温度过高，冬天温度过低，这些均对人们正常生活带来不利的影响，温度、湿度均达不到人们的要求。以前温度控制主要利用机械通风设备进行室内、外空气的交换来达到降低室内温度，实现室内温度适宜人们生活。以前通风设备的开启和关停，均是由人手动控制的，即由人们定时查看室内外的温度、湿度情况，按要求开关通风设备，这样人们的劳动强度大，可靠性差，而且消耗人们体力，劳累成本过高。为此，需要有一种符合机械温控要求的低成本的控制器，在温差和湿度超过用户设定值范围时，启动制冷通风设备，否则自动关闭制冷通风设备。鉴于目前大多数制冷设备现在状况，我设计了一款基于MCS51单片机的空调温度控制系统。 1.2 设计任务与要求 系统要求利用单片机设计一空调温度控制器，能够实时检测并显示室温，能够利用键盘设定温度，并且和室温进行比较，当室温低于设定温度时，系统能够驱动加热系统工作，当室温高于设定温度时，系统能够驱动制冷系统工作，当两者温度相等时，不做动作。

控制系统串联校正课程设计

控制系统串联校正课程设计

河南科技大学 课程设计说明书 课程名称控制理论课程设计 题目控制系统串联校正设计 学院 班级 学生姓名 指导教师 日期

控制理论课程设计任务书 设计题目： 控制系统串联校正设计 一、设计目的 控制理论课程设计是综合性较强的教学环节。其目的是培养学生对所学自控理论知识进行综合应用的能力；要求学生掌握自动控制系统分析、设计和校正的方法；掌握应用MATLAB 语言及SIMULINK 仿真软件对控制系统进行分析、设计和校正的方法；培养学生查阅图书资料的能力；培养学生撰写设计报告的能力。 二、设计内容及要求 应用时域法、频域法或根轨迹法设计校正系统，根据控制要求，制定合理的设计校正方案，给出校正装置的传递函数；编写相关MATLAB 程序或设计相应的SIMULINK 框图，绘制校正前、后系统相应图形分析系统稳定性，分析系统性能，求出校正前、后系统相关性能指标；比较校正前后系统的性能指标；编制设计说明书。 三、具体控制任务及设计要求 单位负反馈随动系统的开环传递函数为) 125.0)(11.0()(0++=s s s K s G ，设计系 统串联校正装置，使系统达到下列指标 静态速度误差系数K v ≥4s -1；相位裕量γ≥40°；幅值裕量K g ≥12dB 。 四、设计时间安排 查找相关资料（1天）；编写相关MATLAB 程序，设计、确定校正环节、校正（2天）；编写设计报告（1天）；答辩修改（1天）。 五、主要参考文献 1.梅晓榕.自动控制原理, 科学出版社. 2.胡寿松. 自动控制原理（第五版）, 科学出版社. 3.邹伯敏.自动控制原理，机械工业出版社 4.黄忠霖.自动控制原理的MATLAB 实现，国防工业出版社

基于Matlab的自动控制系统设计与校正

自动控制原理课程设计 设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正

目录 目录 第一章课程设计内容与要求分析 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 Matlab软件 (2) 1.3.1基本功能 (2) 1.3.2应用 (3) 第二章控制系统程序设计 (4) 2.1 校正装置计算方法 (4) 2.2 课程设计要求计算 (4) 第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6) 3.1校正系统的传递函数 (6) 3.2用Matlab仿真 (6) 3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10) 3.2.1原系统单位阶跃响应 (10) 3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11) 3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12) 3.4硬件设计 (13) 3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14) 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (18)

第一章 课程设计内容与要求分析 1.1设计内容 针对二阶系统 )1()(+= s s K s W ， 利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数 11 )(++-=Ts Ts K s W c c α， 其中 132R R R K c += ，1 )(13243 2>++=αR R R R R ，C R T 4=， “-”号表示反向输入端。若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放 大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。 1.2 设计要求 1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°； 2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数； 3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线； c R R

基于单片机的空调温度控制器设计说明

接口技术课程设计报告基于单片机的空调温度控制器设计

摘要 设计了基于AT89C52的高精度家用空调温度控制系统，系统硬件主要由电源电路、温度采集电路（DS18B20）、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成；软件采用8051C语言编程；该系统可以完成温度的显示、温度的设定、空调的控制等多项功能。 关键词：单片机；DS18B20；温度检测；显示

目录 1 设计目的及要求 (1) 1.1 设计目的和意义 (1) 1.2 设计任务与要求 (1) 2 硬件电路设计 (2) 2.1 总体方案设计 (2) 2.2 功能模块电路设计 (3) 2.2.1 单片机的选型 (3) 2.2.2 振荡电路设计 (5) 2.2.3 复位电路设计 (5) 2.2.4 键盘接口电路设计 (6) 2.2.5 温度测量电路设计 (6) 2.2.6 系统显示电路设计 (7) 2.2.7 输出控制电路设计 (8) 2.3 总电路设计 (8) 2.4 系统所用元器件 (9)

3 软件系统设计 (10) 3.1 软件系统总体方案设计 (10) 3.2 软件流程图设计 (10) 4 系统调试 (11) 5 总结 (14) 5.1 本系统存在的问题及改进措施 (14) 参考文献 (15) 附录1：系统的源程序清单 (16) 附录2：系统的PCB图 (41)

1设计目的及要求 1.1 设计目的和意义 21世纪的人们生活质量不断提高，同时也对高科技电子产业提出了更高的要求，为了使人们生活更人性化、智能化。我设计了这一基于单片机的空调温度控制系统，人们只有生活在一定的温度环境内才能长期感觉舒服，才能保证不中暑不受冻，所以对室内温度要求要高。对于不同地区空调要求不同，有的需要升温，有的需要降温。一般都要维持在21~26°C。 目前，虽然我国大量生产空调制冷产品，但由于我国人口众多，需求量过盛，在我国的北方地区，还有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。温度不能很好的控制在一定的范围内，夏天室内温度过高，冬天温度过低，这些均对人们正常生活带来不利的影响，温度、湿度均达不到人们的要求。以前温度控制主要利用机械通风设备进行室内、外空气的交换来达到降低室内温度，实现室内温度适宜人们生活。以前通风设备的开启和关停，均是由人手动控制的，即由人们定时查看室内外的温度、湿度情况，按要求开关通风设备，这样人们的劳动强度大，可靠性差，而且消耗人们体力，劳累成本过高。为此，需要有一种符合机械温控要求的低成本的控制器，在温差和湿度超过用户设定值范围时，启动制冷通风设备，否则自动关闭制冷通风设备。鉴于目前大多数制冷设备现在状况，我设计了一款基于MCS51单片机的空调温度控制系统。 1.2 设计任务与要求 系统要求利用单片机设计一空调温度控制器，能够实时检测并显示室温，能够利用键盘设定温度，并且和室温进行比较，当室温低于设定温度时，系统能够驱动加热系统工作，当室温高于设定温度时，系统能够驱动制冷系统工作，当两者温度相等时，不做动作。

控制系统的超前校正设计资料

控制系统的超前校正 设计

控制系统的超前校正设计 1 设计原理 本设计使用频域法确定超前校正参数。 首先根据给定的稳态性能指标，确定系统的开环增益K 。因为超前校正不改变系统的稳态指标，所以，第一步仍然是调整放大器，使系统满足稳态性能指标。 再利用上一步求得的K ，绘制未校正前系统的伯德图。 在伯德图上量取未校正系统的相位裕度和幅值裕度，并计算为使相位裕度达到给定指标所需补偿角的超前相角εγγσ?+-=0。其中γ为给定的相位裕度指标；0γ为未校正 系统的相位裕度；ε为附加角度。（加ε的原因：超前校正使系统的截止频率 c ω增大，未校正系统的相角一般是较大的负相角，为补偿这里增加的负相角，再加一个正相角ε，即 | )()(||)()(|0''0c c c c j H j G j H j G ωωωωε∠-∠≥ 其中，c 'ω为校正后的截止频率。当系统剪切率对应的ε取值为：当剪切率为-20dB 时，deg 10~5=ε，剪切率为-40dB 时，deg 15~10=ε，剪切率为-60dB 时， deg 20~15=ε。） 取σ??=m ，并由m m a ??sin 1sin 1-+=求出a 。即所需补偿的相角由超前校正装置来提供。 为使超前校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的截止频率c 'ω上，即 c m 'ωω=，取未校正系统幅值为)(lg 10dB a -时的频率作为校正后系统的截止频率c ' ω。 由T a m 1 =ω计算参数T ，并写出超前校正的传递函数Ts aTs s G c ++=11)(。 校验指标，绘制系统校正后的伯德图，检验是否满足给定的性能指标。当系统仍不满足要求时，则增大ε值，从ε取值再次调试计算。

控制系统的超前校正设计..

控制系统的超前校正设计 摘要：用MATLAB 进行控制系统的超前校正设计是对所学的自动控制原理的初步运用。本课程设计先针对校正前系统的稳定性能，用MATLAB 画出其根轨迹、奈奎斯特曲线及伯德图进行分析，是否达到系统的要求，然后对校正装置进行参数的计算和选择，串联适当的超前校正装置。最后用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，校正后的系统是否达到要求，并计算其时域性能指标。 关键词： 超前校正 根轨迹 伯德图 仿真 1. 超前校正的原理和方法 1.1超前校正的原理 所谓校正，就是在调整放大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性能指标的情况下，加入一些参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，达到设计要求。 无源超前网络的电路如图1所示。 如果舒服信号源的内阻为零，输出端的负载阻抗视为无穷大，那么超前网络 的传递函数可以表示为： 1a s a c s 1s T G T ++（）= ………………………………………………(2-1) 上式中，122a 1R R R += >， 1212 R R T C R R =+……………………（2-3） 通常情况下，a 为分度系数，T 为时间常数，根据式（2-1），当我们采用无源超前网络进行串联校正的时候，整个系统的开环增益会下降a 倍，所以需要提高放大器的增益来进行补偿。 图1 无源超前网络电路图

同时，根据上式，我们可以得到无源超前网络c a s G （）的对数频率特性。超前网络对频率在1/aT 至1/T 之间的信号有这明显的微分作用，在该频率段内，输出信号相角比输入信号相角超前，这也即是超前校正网络名称的由来。 在最大超前角频率m ω处，具有最大超前角m ?。 超前网络的相角为： c arctga arctgT ?ωω-ω（）=T 将上式对ω求导并且令其为零，得到最大超前角频率： m 1/ω= 将上上式代入上式，得最大超前角： m a 1 arcsin a 1?-==+ ……………………………………（2-4） 同时还容易得到m c ''ω=ω。 最大超前角m ?仅仅与衰减因子a 有关，a 值越大，超前网络的微分效果越强。但是a 的最大值还受到超前网络物理结构的制约，通常情况下，a 取为20左右，这也就意味着超前网络可以产生的最大相位超前约为65°，如果所需要的大于65°的相位超前角，那么就可以采用两个超前校正网络串联实现，并且在串联的两个网络之间加入隔离放大器，借以消除它们之间的负载效应。 所以通过以上的分析发现，利用超前网络进行串联校正的基本原理，是利用超前网络的相角超前特性。只要正确的将超前网络的交接频率1/aT 或1/T 选在待校正系统截止频率的两旁，并适当的选择参数a 和T ，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善系统的动态性能，使校正后的系统具有以下特点： 1、低频段的增益满足稳态精度的要求； 2、中频段对数幅频特性的斜率为-20db/dec ，并且具有较宽频带，使系统具 有满足的动态性能； 3、高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声的影响。 1.2超前校正的应用 系统的闭环稳态性能要求，可通过选择已校正系统的开环增益来保证。用频

空调温度控制器设计

计算机控制课程设计 学生姓名： 学生学号： 所在班级： 所在专业： 指导教师： 课题空调温度控制器设计 一．设计任务（要求） 1.设计任务 运用<<微型计算机原理与接口技术>>、《单片机原理及应用》等课程知识，根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试，从而加深对本课程知识点的理解，使学生综合应用知识能力、设计能力、调试能力及报告撰写能力等显著提高。 了解闭环控制的基本原理，熟悉A/D变换原理和编程方法，掌握键盘扫描和LED 显示原理和编程方法。 2.设计要求 利用8255扩展LED显示电路，键盘电路，A/D变换电路，完成类似空调恒温控制设计。 （1）可以利用实验仪上的电位器模仿温度变化，利用ADC0809采样可变电位器 的输出电压，可将初始ADC0809的输出值作为设定温度； （2）加热和致冷电机可以用发光管代替，加热时红色发光管亮，制冷时驱动绿色 发光管亮； （3）当单片机采样到可变电位器的输出电压值超过设定温度＋2℃时，启动致冷电 机；采样到可变电位器的输出电压值低于设定温度－2℃时，启动加热电机。二．设计方案

1. 设定一恒温温度25度，通过键盘来控制它的大小，设定一键温度加一，一键温度减 一，电位器所出的模拟温度来和恒温温度进行比较。 2.对各个子程序（LED显示，键盘扫描，A/D采样）在主程序实行调用，以此来达到实 验的要求。 三．原理框图 A/D采样子程序

温度控制主程序

四．系统模块详细设计与调试 系统模块的设计 1.A/D转换子程序 BEING: MOV DPTR , #8000H ; AD转换子程序 MOV DPTR , #8000H;启动A/D转换 MOVX @DPTR , A MOV R6 , #14H DELAY2: NOP NOP NOP DJNZ R6,DELAY2 MOVX A,@DPTR MOV 47H,A ; 温度AD转换结果暂存47H单元 ACALL CHANGE ; 十六进制转十进制子程序 LCALL DISPLAYLED RET CHANGE: MOV R1 , #00H MOV R2,#00H CLR C CHAN: SUBB A,#64H JC CHAN1 INC R1 AJMP CHAN CHAN1: ADD A,#64H CHAN2: SUBB A,#0AH JC CHAN3 INC R2 AJMP CHAN2 CHAN3: ADD A, #0BH MOV 64H,A ;转换结果个位暂存2AH单元 MOV 63H,R2 ;十位存2BH单元 MOV 62H,R1 ;百位存2CH单元 RET 2.LED转换子程序 DISPLAYLED :MOV R0,#BUF ;r0指向显示缓冲首地址MOV R1,#5 ;要循环2次，有2个LED MOV R2,#00100000B ;从第一位开始 LOOP: MOV DPTR,#OUTBIT MOV A,#0 MOVX @DPTR,A ;关所有的位的显示 MOV A,@R0 MOV DPTR,#LEDMAP ;查表 MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#OUTSET

matlab实现控制系统的超前校正设计(课程论文)

仲恺农业工程学院课程考查报告书 MATLA 与控制系统仿真实践 院 系：自动化学院 专业班别：工业自动化131班 姓 名：杨钱成 学 号：201321714136 提交日期：2016年 6月 日

目录 一. 超前校正的原理和方法 (1) 1.1 超前校正的原理 (1) 1.2 超前校正的应用方法 (2) 二．控制系统的超前校正设计 (2) 2.1 校正前系统初始状态分析 (2) 2.2 超前校正分析及计算 (2) 2.2.1 校正装置参数计算的程序 (5) 2.2.2 校正后的验证 (6) 2.2.3 超前校正对系统性能改变的分析 (7) 三．心得体会 (9) 参考文献 (9)

1 控制系统的超前校正设计 一. 超前校正的原理和方法 1.1超前校正的原理 所谓校正，就是在调整放大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性能指标的情况下, 加入一些参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，达到设计要 求。 图1无源超前网络电路图 如果输入信号源的内阻为零，且输出端的负载阻抗为无穷大，则超前网络的传递函数可 写为 aG c （sH 1^aTS ① （1-1） 1 +Ts R R 2 R ]R 2 式中a 二」 -1 , T R 2 R + R 2 通常a 为分度系数，T 叫时间常数，由式（1-1）可知，采用无源超前网络进行串联校正 时，整个系统的开环增益要下降a 倍，因此需要提高放大器增益交易补偿。 根据式（1-1），可以得无源超前网络aG c （s ）的对数频率特性，超前网络对频率在 1/aT 至 1/T 之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内，输出信号相角比输入信号相角 超前，超前网络的名称由此而得。在最大超前角频率 * m 处，具有最大超前角 ；： m 。 超前网路（1-1）的相角为 c （ ■） =arctgaT $： ^arctgT ■ （ 1-2） 无源超前网络的电路如图 O U r 1所示。 R i \\ C R 2 —o U c

空调温度控制单元设计程序

ORG 0000H MOV P0,#0FFH ;初始化 MOV P1,#00H MOV P2,#01011000B MOV P3,#0FFH RS EQU P3.7;确定具体硬件连接方式 RW EQU P3.6; 确定具体硬件连接方式 E EQU P3.5; 确定具体硬件连接方式MAIN:LCALL DATA0809 ;调用采样程序MOV 70H,#20H LCALL HC ;调用显示程序 LCALL DELAY SETB E JB P2.0,LOOP AJMP: LCALL KEY ;键盘控制 MOV A,70H L:CJNE A,71H,LOOP1 LJMP MAIN RET LOOP1:JC LOOP2 CLR P3.1 AJMPL RET LOOP2:CLR P3.0 AJMP L RET ;-----A/D转换------- DA TA0809: SETB P2.6 NOP NOP SETB P2.5 ;启动AD NOP NOP CLR P2.5 HERE1: JB P2.6,HERE1 HERE2: JNB P2.6,HERE2 LCALL DELAY ;数据调整 MOV A,P0 ANL A,#01111111B MOV B,#100 DIV AB MOV A,B MOV B,#10

MOV 6CH,A SWAP A MOV 6BH,B ORL A,6BH MOV 71H,A RET ;----------显示--------- HC: MOV P1,#00000001B;清屏 ACALL ENABLE;调用写入命令子程序MOV P1,#00111000B ;8位两行5*7点阵ACALL ENABLE;调用写入命令子程序MOV P1,#00001111B ; ACALL ENABLE;调用写入命令子程序MOV P1,#00000110B; ACALL ENABLE;调用写入命令子程序MOV P1,#80H; ACALL ENABLE;调用写入命令子程序HC1: MOV P1,#01H ACALL ENABLE MOV DPTR,#TABLE1 ACALL WRITE1 ACALL ENABLE MOV P1,#01H ACALL DELAY MOV A,70H LCALL XS LCALL DELAY MOV A,71H LCALL XS LCALL DELAY RET XS: DA A MOV B#10 DIV AB MOV 72H,A MOV 73H,B MOV P1,#0C0H; ACALL ENABLE;调用写入命令子程序MOV DPTR,#TABLE2 MOV A,72H MOVC A,@A+DPTR LCALL WRITE2 ACALL ENABLE

用MATLAB进行控制系统的超前校正设计

学号： 课程设计 题目 学院 专业 班级 姓名 指导教师 年月日

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 刘志立 工作单位： 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的超前校正设计 初始条件： 已知一单位反馈系统的开环传递函数是 ) 13/(/3 )(+= s s K s G 要求系统的静态速度误差系数120v K s -≥，相角裕度 50≥γ，幅值裕度 dB G M 10≥。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体 要求） （1） 用MATLAB 作出满足初始条件的K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和 相位裕度。 （2） 在系统前向通路中插入一相位超前校正，确定校正网络的传递函数，并用 MATLAB 进行验证。 （3） 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。 （4） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写 清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排：

指导教师签名：年月日

摘要 用频率法对系统进行超前校正的实质是将超前网络的最大超前角补在校正后系统开环频率特性的截止频率处，提高校正后系统的相角裕度和截止频率，从而改善系统的动态性能。为此，要求校正网络的最大相位超前角出现在系统的截止频率处。只要正确地将超前网络的交接频率1/aT和1/T设置在待校正系统截止频率Wc的两边，就可以使已校正系统的截止频率Wc和相裕量满足性能指标要求，从而改善系统的动态性能。串联超前校正主要是对未校正系统在中频段的频率特性进行校正。确保校正后系统中频段斜率等于－20dB/dec，使系统具有45°～60°的相角裕量。以加快系统的反应速度，但同时它也削弱了系统抗干扰的能力。在工程实践中一般不希望系数a值很大，当a＝20时，最大超前角为60°，如果需要60°以上的超前相角时，可以考虑采用两个或两个以上的串联超前校正网络由隔离放大器串联在一起使用。在这种情况下，串联超前校正提供的总超前相角等于各单独超前校正网络提供的超前相角之和。 关键词：串联超前校正；动态性能；相角裕度