软件课程设计报告2010/3/8 一． 课程设计的目的通过课程设计的实习，使学生在两方面有所了解，有点提高：1. 结合控制系统理论，用软件作为工具，进行计算机控制仿真，进一步了解控制理论和计算机软件的应用技术2. 掌握利用软件工具进行图形界面应用程序设计的基本思路和方法，提高软件开发的能力。二．课程设计的内容1、设计一个控制模拟系统： 用计算机模拟一阶系统， 并实现理想PID算法控制，具体功能如下：1）基本要求：a) 利用所学的自动控制理论，工程数学、计算机控制技术、 数学建模等知识，进行理论分析，写出一阶系统和理想PID 算法差分方程，作为系统模拟的基础。b) 利用可开发图形界面程序工具软件 （推荐使用 Visual basic ），开发软件项目，实现一阶系统仿真和PID 控制算法c) 在软件项目中设计用户的操作面板，实现PID 算法中的四个参数（比例增益Kp、积分时间 Ki 、微分时间 Kd，设定值 sv）和一阶系统的参数（静态增益K和时间常数 T1）都可以通过对话框进行设定，系统可利用菜单选择所需的设置对话框。d) 设计系统的输出功能， 以图形和表格方式实时显示一阶系统输出在 PID 运算的设定值发生阶跃变化的响应。2）附加功能：a) 将系统的时间响应数据保存到数据库中，具体应包括下列属性：时间，输出值，设定值。（数据库结构自己设计）b) 设计查询功能，将数据库保存的系统响应的历史数据以图形和表格方式重现。c) 使用 Teechart 控件作为显示输出。三、课程设计报告关键内容：1、 数学模型设计过程及结果关于控制模拟系统的设计，我们有必要研究数字PID 的增量式算法和离散控制系统的数学描述。<1>在模拟系统中， PID 算法的表达式为：])()(1)([)(dttdeTdtteTteKtPDIP( 1）式中 P(t)：调节器的输出信号e(t)：调节器的偏差信号，等于测量值与给定值之差PK ：调节器的比例系数IT ：调节器的积分时间DT ：调节器的微分时间对(1)式进行离散化处理，用数字形式的差分方程代替连续系统的微分方程，此时积分项和微分项用求和和增量式表示：njnnjjETtjEdtte000)()()(TkEkEtkEkEdttde)1()()1()()(将以上两式代入式（ 1），可得到离散的PID 表达式：})]1()([)()({)(0kjDIPkEkETTjETTkEKkP（2）由于（2）的输出值与阀门开度的位置一一对应，因此通常把（2）式成为 位置型 PID 的位置控制算式 。将（2）式做如下改动，根据递推原理，写出(k-1)次的 PID 输出表达式：})]2()1([)()1({)(0kjDIPkEk...
