浙理工机械工程学生谢嘉伟的计算机接口控制技术课程报告

本篇文档是浙江理工大学机械与自动控制学院18级机械工程（6）班学生谢嘉伟于2018年提交的计算机接口与控制技术课程报告。课程作业要求学生构建一个实验系统，主要涉及两部分：PC端的仿真程序和Arduino的控制程序。 在PC端，学生需编写一个仿真程序，模拟一个具体的系统，比如温度控制系统或电机控制系统，该程序应包含系统的数学模型，并设计一个控制接口，能够接收来自串口的控制指令。这个接口需要与Arduino端的程序保持同步，即使它们的步长和控制周期可能不一致，但必须有相应的同步机制来确保控制的准确性。 在Arduino部分，学生负责实现离散PID（比例积分微分）控制算法，编写控制程序。控制接口需能够读取PC发送的控制参数，如周期和占空比，并根据接收到的信息调整系统的响应。例如，当接收到"T"开头的字符串时，程序将解析出新的周期值，而其他非"T"开头的输入则被识别为占空比，从而调整控制策略。 代码示例展示了Arduino的基本结构，包括初始化阶段设置串口通信速率、LED模式和预设的周期和占空比。在循环（loop）函数中，程序不断监听串口输入，一旦有数据到来，就解析并处理，根据输入执行相应的操作，如改变周期或占空比。 学生需要完成的实验步骤包括： 1. 设计并实现串口通讯协议，确保数据的有效传输和解析。 2. 在PC端编写仿真程序，模拟真实系统并设置控制接口。 3. 在Arduino上编写PID控制程序，并通过串口与PC上的仿真程序交互。 4. 执行实验，监控并记录PC端控制系统的状态曲线，进行数据分析和解释。 5. 最后，绘制状态曲线并对整个控制过程进行详细描述，展示离散PID控制的效果和控制策略的灵活性。 通过这个项目，学生不仅可以提升编程技能，还能够深入理解计算机接口技术、控制系统理论以及实际应用中的控制算法。