数字PID控制系统设计——基于89C51的实现

"该资源是关于计算机控制技术课程设计的一份详细报告，主要涉及数字PID控制系统的构建。设计内容包括基于89C51单片机的硬件电路设计，使用ADC0809和DAC进行模拟输入和输出，以及一个由运算放大器构成的被控对象。控制算法采用了增量梯形积分型PID。软件部分则涵盖了主程序、定时中断程序、A/D转换程序、滤波程序、D/A输出程序和PID控制程序的编写。设计要求模入和模出电路支持双极性电压范围，并且针对不同的被控对象，学生需选用不同的传递函数模型。PID参数的整定可以采用扩充临界比例度法或扩充响应曲线法，中断定时器设置在10-50ms之间，采样周期为中断时间的整数倍。" 在这个计算机控制技术的课程设计中，学生将深入理解并实践数字PID控制系统的各个方面。首先，硬件部分涉及到89C51单片机，这是一种常见的微控制器，用于处理控制逻辑和数据处理。ADC0809是一个8位模拟数字转换器，它将模拟信号转换为数字信号，使得单片机可以处理这些信号。模出电路则使用了TLC7528，这是一款数模转换器，将数字信号转换回模拟信号，以驱动实际的物理系统。此外，设计还包括一个由运算放大器构成的被控对象，以模拟实际的控制系统。 控制算法部分，增量梯形积分型PID控制器是一种常用的控制策略，它结合了比例、积分和微分三个控制作用，通过不断调整输出以减少误差。这种类型的PID控制器通常比传统的连续型PID更易于在数字系统中实现。 软件设计是课程设计的核心，主要包括几个关键程序：主程序负责整个系统的协调和管理；定时中断程序设定特定间隔的执行任务，如采样和控制更新；A/D转换程序处理来自ADC的数据；滤波程序用于平滑和减少噪声；D/A输出程序则将控制信号发送到被控对象；最后，PID控制程序根据误差和历史信息计算出新的控制量。 设计要求模入和模出电路能处理的电压范围为-5V至+5V，这允许系统处理广泛的输入和输出信号。被控对象的传递函数模型则提供了不同的选择，以增加设计的多样性和挑战性。PID参数的整定方法是通过实验或理论分析来确定，以达到最佳控制性能。中断定时器的设置和采样周期的选择直接影响系统的响应速度和稳定性。 这个课程设计项目旨在通过实际操作让电气工程及其自动化专业的学生掌握计算机控制系统的理论与实践，提高他们的综合技能和问题解决能力。