计算机控制系统设计与MATLAB仿真

"计算机控制技术大作业.pdf" 这篇文档详细阐述了一个基于计算机控制技术的温度控制系统的设计和实现过程。该系统旨在控制一个具有纯滞后的一阶惯性环节的温度，其数学模型为G(s) = Ke / (Ts + 1)，其中K表示增益，τs是纯滞后时间常数。为了满足工程要求，系统性能指标规定相角裕度需在30°～60°之间，幅值裕度需超过6dB。此外，系统还需要能够精确测量-50℃到200℃的温度，测量精度要求为0.5%，分辨率要求为0.2℃。 系统设计包括硬件布线连接图和结构图的绘制。硬件结构由模拟输入通道和模拟输出通道构成，形成一个简单的回路计算机控制系统，该系统由输入设定值、输出控制信号、数字控制器等部分组成。数字控制器根据设定值与实际输出的偏差生成控制信号，进行温度的持续校正和调节。 在软件层面，设计中涉及了多种控制算法，其中包括达林算法。达林算法用于计算数字控制器的控制信号，它基于前几次的误差e(k)、e(k-1)、e(k-2)以及先前的控制输出u(k-1)、u(k-2)来预测和生成新的控制序列u(k)，以优化控制效果。程序流程图展示了主程序、T1中断服务程序和采样中断程序的执行逻辑。 1. 主程序：初始化系统，设置堆栈指针，清空显示缓冲区，设定定时器T0的控制字，开启中断，负责键盘扫描、温度采样、控制和显示输出。 2. T1中断服务程序：在中断发生时执行，主要任务是读取当前误差e(k)，计算控制参数，输出控制信号u(k)，并更新误差和控制信号的历史值。 3. 采样中断程序：未提供具体细节，但通常负责定期采集温度数据，确保系统能实时响应温度变化。 MATLAB和SIMULINK被用作仿真工具，用于验证和分析系统设计的性能，确保其满足既定的性能指标。通过仿真，可以评估系统的稳定性、动态响应和抗干扰能力，进一步优化控制策略。 这个大作业展示了计算机控制技术在温度控制中的应用，包括系统建模、硬件设计、控制算法的选择和软件编程，以及仿真验证。这一过程充分体现了计算机控制技术在解决实际工程问题中的重要性。