1绪论摘要计算机控制系统是很重要的一门课程，其中实验部分尤其重要。本文首先分析选择了有关的实验内容，并介绍分析了对应的控制算法，完成了有关算法的离散化，设计了相关的c语言程序。设计了以AT89c51单片机芯片作为核心的数字控制器，数模转换模块，模数转换模块，以及被控对象的计算机控制系统的实验装置。并利用Proteus仿真验证了各个实验装置的可行性以及正确性，并完成了相关数字控制算法的对应的c语言程序。并完成了装置的硬件电路设计。该论文有图36幅，表5个，参考文献20篇。关键词：计算机控制系统：实验装置；Proteus仿真；硬件电路设计1绪论1绪论1.1计算机控制系统课程介绍《计算机控制系统》是工业自动化专业的主干必修的课程之一，是一门重中之重的专业基础课。其内容一方面承接了《自动控制原理》的各种连续系统的时域分析频域分析动态性能和稳定性分析，介绍了离散后的系统的各种性能分析，侧重讲解了在对于控制原理中方法的进行离散化过程。另一方面讲解了实际的计算机控制系统的设计原理和方法，可以通过将连续的控制器离散化或者直接离散域设计。并且课程中讲解了设计计算机控制系统的基础知识，使对计算机控制系统的知识包括动态性和稳定性的有关分析有所了解。再次基础上进一步讲解适用于不同场合的数字器控制算法，使其了解到应用于是实际场合的计算机算法计算机控制系统多用在工业控制的现场中，由于其可靠性抗干扰性比传统的模拟连续控制高，适应性高，系统的扩充性高允许灵活的增添新的控制方法，因此的到了广泛的应用[2]。因此我们自动化专业的同学在今后投身工作是必须要掌握这门课程的主要内容，学习相关的控制思想和如何搭建实际的控制系统，因此这门与实际紧密联系的课程的实验尤其重要。课程实验目前包括如下内容：D/A数模转换实验、AD模数转换实验、数字PD实验、状态反馈与状态观测器实验、数字滤波器实验、大林算法实验另外还提供了直流电机和炉温控制系统两个控制对象实验。其中数模转换和模数转换实验是其余实验的基础实验，是每个实验都会涉及的内容，是计算机控制的基础性实验[5]。后面的数字PD实验是对模拟的PID进行了离散化的处理后的得到的数字控制器，PID在实际工业控制中有着广泛的应用。大林算法和最小拍控制主要是学习这两种控制方法的控制思想。最后的直流电机和炉温控制主要是加深对实际存在的被控对象的控制的理解。1.2计算机控制实验设备研究意义计算机控制系统是电气工程及其自动化等专业的一门重要的必修专业课程，主要讲述了计算机控制系统的基本结构原理，计算机控制系统的数学描述及1绪论数字控制器的设计方法，计算机控制系统软、硬件的设计方法与实现途径，该课程理论和实际结合要求较强，因此实验课程是该课程的重要的组成部分。目前使用的硬件类型的计算机控制技术实验箱中，大部分的实验对象都是使用放大器、电容、电阻等结构和常见的电气元件组成。此类实验台存在的最明显的缺点是开设实验项目灵活性差，并且实验箱维护成本高，而且容易因为学生在实验前往往准备不充分导致频繁的错误操作，使得实验效率低下并会造成实验平台很容易损坏。在我们当时完成课程的相关实验室，就遇到过由于放大器损坏导致始终得不到实验结果的情况。作为高校自动化及相关专业类的学生，如果不能很好地掌握“计算机控制系统”课程传授的设计技术和应用技术，如果不能很好理解掌握有关的控制思想，不懂计算机控制系统的原理与方法，不会实现相关的数字算法的程序，就难以适应毕业后工程设计实践的需要。因此，必须加强动手操作实践能力的培养和训练，以加深对该课程内容的掌握和理解，对培养具有工程实践能力的人才，具有十分重要意义[3]。1.3国内外研究现状几年来随着高等工科学校教育改革的深入，对我们提出了越来越高的要求，要求当代的实用型人才以及研究型人才都需要具有一定的工程设计的综合能力和创新能力。为此，作为将来从事控制领域以及相关的工程技术人员，在掌握基本的计算机控制理论或者控制器设计方法的同时，必须通过较完整的实验教学的训练与考核，使其具备针对实际计算机控制系统的分析设计以及系统调试等综合能力，具有根据实际情况出发的工程设计思维。因此需要给学生提供一个合适的综合实验平台，以便进行系统而且有效的计算机控制的系统设计以及系统调试的完整流程的训练。现如今已进入网络时代，并且随着物联网的快速发展，工业自动化控制开始向嵌入式的灵活化以及远程的网络化方向迅猛发展，实现网络化控制正逐步成为现代化生产的要求和标志，这又对实验平台从技术上提出了具备嵌入式和网络化的要求。首先是利用软件实现，目的是在所选用的硬件基础上实现所设计的控制规律。因此控制软件实现平台的基础是首要选用硬件实现平台。目前所选定的硬件平台有以下几种：首先是单片机实验平台。提供采用的单片机仿真器和用户接口调理电路板，可以与选用的实验设备构建成简单控制实验系统，来给学生提供学习有关的数字控制器设计，数字控制器输出控制信号，控制实现所需的控制目的的实验平台。或者是类似的DSP实验平台。基于DSP的仿真器和DSP控制回路模块，可以与