基于matlab进行控制系统的滞后超前校正设计.doc

计算机控制技术 -滞后-超前校正控制器设计 系别：电气工程与自动化 专业：自动化 班级：B110411 学号：B11041104 姓名：程万里 目录一、 滞后-超前校正设计目的和原理11.1 滞后-超前校正设计目的 11.2 滞后-超前校正设计原理 1二、滞后-超前校正的设计过程 32.1 校正前系统的参数32.1.1 用MATLAB绘制校正前系统的伯德图 32.1.2 用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量 42.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹 52.1.4 对校正前系统进行仿真分析52.2 滞后-超前校正设计参数计算 62.2.1 选择校正后的截止频率 62.2.2 确定校正参数、和 62.3 滞后-超前校正后的验证72.3.1 用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量72.3.2 用MATLAB绘制校正后系统的伯德图82.3.3 用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹92.3.4 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析 103、 前馈控制 3.1 前馈控制原理 12 3.2控制对象的介绍及仿真 12四、 心得体会 16参考文献17附录18 2一、 滞后-超前校正设计目的和原理1.1 滞后-超前校正设计目的所谓校正就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校正元部件，使系统满足给定的性能指标。校正方案主要有串联校正、并联校正、反馈校正和前馈校正。确定校正装置的结构和参数的方法主要有两类：分析法和综合法。分析法是针对被校正系统的性能和给定的性能指标，首先选择合适的校正环节的结构，然后用校正方法确定校正环节的参数。在用分析法进行串联校正时，校正环节的结构通常采用超前校正、滞后校正和滞后-超前校正这三种类型。超前校正通常可以改善控制系统的快速性和超调量，但增加了带宽，而滞后校正可以改善超调量及相对稳定度，但往往会因带宽减小而使快速性下降。滞后-超前校正兼用两者优点，并在结构设计时设法限制它们的缺点。1.2 滞后-超前校正设计原理滞后-超前校正RC网络电路图如图1所示。图1 滞后-超前校正RC网络下面推导它的传递函数：令，则其中为超前部分的参数，为滞后部分的参数。滞后-超前校正的频域设计实际是超前校正和滞后校正频域法设计的综合，基本方法是利用滞后校正将系统校正后的穿越频率调整到超前部分的最大相角处的频率。具体方法是先合理地选择截止频率，先设计滞后校正部分，再根据已经选定的设计超前部分。应用频率法确定滞后超前校正参数的步骤：1、根据稳态性能指标，绘制未校正系统的伯德图；2、选择校正后的截止频率；3、确定校正参数；4、确定滞后部分的参数；5、确定超前部分的参数；6、将滞后部分和超前部分的传递函数组合在一起，即得滞后-超前校正的传递函数；7、绘制校正后的伯德图，检验性能指标。二、 滞后-超前校正的设计过程2.1 校正前系统的参数根据初始条件，调整开环传递函数：当系统的静态速度误差系数时，。则满足初始条件的最小K值时的开环传递函数为2.1.1 用MATLAB绘制校正前系统的伯德图程序：num=10;den=0.5,1.5,1,0;bode(num,den)grid得到的伯德图如图2所示。图2 校正前系统的伯德图2.1.2 用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量用命令margin(G)可以绘制出G的伯德图，并标出幅值裕量、相位裕量和对应的频率。用函数kg,r,wg,wc=margin(G)可以求出G的幅值裕量、相位裕量和幅值穿越频率。程序：num=10;den=0.5,1.5,1,0;G=tf(num,den);margin(G)kg,r,wg,wc=margin(G)得到的幅值裕量和相位裕量如图3所示。图3 校正前系统的幅值裕量和相位裕量运行结果： kg=0.3000 r=-28.0814 wg=1.4142 wc=2.4253即幅值裕量，相位裕量=-28.0814o。2.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹MATLAB中专门提供了绘制根轨迹的有关函数。p,z=pzmap(num,den)的功能是绘制连续系统的零、极点图。r,k=rlocus(num,den)的功能是绘制部分的根轨迹。程序：num=10;den=0.5,1.5,1,0;rlocus(num,den)得到校正前系统的根轨迹如图4所示。图4 校正前系统的根轨迹2.1.4 对校正前系统进行仿真分析Simulink是可以用于连续、离散以及混合的线性、非线性控制系统建模、仿真和分析的软件包，并为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，很适合于控制系统的仿真。仿真后得到的结果如图5和图6所示。图5 校正前系统的仿真图图6 校正前系统仿真的阶跃响应曲线2.2 滞后-超前校正设计参数计算2.2.1 选择校正后的截止频率若性能指标中对系统的快速性未提明确要求时，一般对应的频率作为。从图3中得，=1.5。这样，未校正系统的相位裕量为0o，与要求值仅差+45o，这样大小的超前相角通过简单的超前校正是很容易实现的。2.2.2 确定校正参数、和由超前部分应产生超前相角而定，即。在本题中，因此取，以使滞后相角控制在-5o以内，因此，滞后部分的传递函数为。过，作20dB/dec直线，由该直线与0dB线交点坐标确定。未校正系统的伯德图在=1.5处的增益是13dB。所以过点（1.5，-13）画一条20dB/dec的直线，与0dB线的交点确定转折频率。经计算得，转折频率，另一转折频率为。所以超前部分的传递函数为。将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起，得滞后-超前校正的传递函数为系统校正后的传递函数为2.3 滞后-超前校正后的验证由于校正过程中，多处采用的是近似计算，可能会造成滞后-超前校正后得到的系统的传递函数不满足题目要求的性能指标。所以需要对滞后-超前校正后的系统进行验证。下面用MATLAB求已校正系统的相角裕量和幅值裕量。2.3.1 用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量程序：num=10,9.9,0.89;den=0.5,4.855,11.0985,6.8055,0.067,0;G=tf(num,den);margin(G)kg,r,wg,wc=margin(G)得到的校正后系统的幅值裕量和相位裕量如图7所示。图7 校正后系统的幅值裕量和相位裕量运行结果： kg=5.9195 r=47.6239 wg=3.6762 wc=1.2072即校正后系统的相位裕量，满足指标。假设验证结果不满足指标，重新选择校正后的截止频率，重复上述过程，直到满足性能指标为止。2.3.2 用MATLAB绘制校正后系统的伯德图程序：num=10,9.9,0.89;den=0.5,4.855,11.0985,6.8055,0.067,0;bode(num,den)grid得到的伯德图如图8所示。图8 校正后系统的伯德图2.3.3 用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹程序：num=10,9.9,0.89;den=0.5,4.855,11.0985,6.8055,0.067,0;rlocus(num,den)得到的校正后系统的根轨迹如图9所示。图9 校正后系统的根轨迹2.3.4 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析用Simulink对校正后的系统仿真。仿真后得到的结果如图10和图11所示。图10 校正后系统的仿真图图11 校正后系统仿真的阶跃响应曲线程序：k=10;num=conv(1,0.89,1,0.1);den=conv(conv(conv(conv(1,0,1,1),0.5,1),1,6.7),1,0.01);sys=tf(k*num,den);Lsys=feedback(sys,1,-1);y,t,x=step(Lsys);plot(t,y);ltiview得到的阶跃响应曲线如图12所示。图12 校正后阶跃响应曲线调节时间取的误差范围。由图12可知，超调量，上升时间 ，峰值时间，调节时间。对比校正前后的阶跃响应曲线可知，校正前系统是不稳定的，无法求得时域性能指标。校正后的系统是稳定的，系统的阶跃响应曲线是衰减振荡的。当调节时间取的误差范围时，调节时间。15三、前馈控制 3.1、前馈控制原理对于存在扰动的系统，可以直接按照扰动进行控制，称作前馈控制，在理论上，它可以完全消除扰动引起的偏差。在加有前馈控制的系统中，一旦出现扰动，前馈调节器就直接根据扰动的大小和方向，按照前馈调节规律，补偿扰动对被控量的影响。由于惯性和纯滞后，扰动作用到系统上，被控量尚未发生变化，前馈调节器就进行了补偿，如果补偿作用恰到好处，可以使被控量不会因扰动作用而产生偏差。前馈控制的设计依据是不变性原理。“不变性”是指控制系统的被控量与扰动量完全无关，或在一定准确度下无关。然而进入控制系统中的扰动必然通过被控对象的内部联系，使被控量发生偏离其给定值的变化。而不变性原理是通过前馈控制器的校正作用，消除扰动对被控量的这种影响。前馈控制系统原理图如图1所示。 （1-1）由式（1-1）可见，不论原系统如何，只要能够测得干扰及干扰通道就可构造出使下式成立： （1-2）G1（s）G2（s）G3（s）Gd（s）Gf（s）可测干扰MXY图13 前馈控制原理图按结构，前馈控制系统可分为静态前馈控制系统，动态前馈控制系统，前馈-反馈复合控制系统，前馈-串级控制系统。3.2、 控制对象的介绍及仿真本文选择空调系统中空调房间部分作为被控对象，空调房间的自动控制主要是室温控制，它是空气控制系统的一个重要环节，要用到设置在室内的测温传感器测定室内空气温度信号，并将此信号传递给温度调节器进行运算放大，发出控制指令信号，以控制相应的执行控制机构，使送风温度或送风温度随偏差量的大小而发生变化，以满足空调房间温度控制的要求。根据相关资料，在假设没有相关滞后环节后得出空调房间的温度传递函数为，选择空调房间的负荷变化作为干扰，分别加入静态前馈，动态前馈，前馈-串级控制控制技术。在这里前馈并不是单独使用的，由于开环控制很难知道补偿的效果，往往加入反馈控制与之相结合。图14 加入静态前馈的模型结构框图图15 加入动态前馈的模型结构框图图16 加入前馈-串级的模型结构框图图17 仿真结果图 随着仿真时间的加长，我们发现动态前馈控制优于静态前馈控制，同时，对于此控制对象而言，前馈-串级控制与动态前馈控制系统的仿真曲线完全一致且与不受干扰时的曲线几乎完全一致。其实，当扰动通道和控制通道的时间常数接近的时候，引入前馈控制可以显著提高控制性能，由于控制效果明显，通常采用静态前馈就能满足要求了。动态前馈比静态前馈复杂，参数的整定也比较麻烦。因此，在静态前馈能够满足工艺要求的时候，尽量不采用动态前馈。实际工程中，通常控制通道和扰动通道的惯性时间和纯滞后时间接近，往往采用静态前馈就能获得良好的控制效果。而对于文中的空调房间控制对象，相比航空航天的技术领域，要求的性能指标没有必要特别高，所以采用静态前馈控制即可。而动态前馈控制前馈-串级控制只是在理论上由于静态前馈控制。究其原因，其实动态前馈控制的前馈算式输出的不仅是扰动量的函数，而且是时间的函数，所以相比静态前馈控制更完善，而前馈-串级控制更是能因为自身的复杂结构达到完全补偿的效果为了进一步研究前馈控制与PID控制的优劣，本文建立了加入PID控制器的模型，通过试凑法进行了PID控制器的参数整定。图18 加入PID控制器的模型结构图图19 PID控制仿真结果图经观察得：前馈控制优于PID控制，前馈控制的上升时间和调节时间比PID控制短，且在动态过程的振荡次数少于PID控制，最重要的是我们发现，随着时间的延长，PID的波动还是比较明显的，而前馈控制几乎没有波动。根据控制系统的动态指标，结合自动控制原理的快速性，准确性，稳定性的要求。我们可以得出结论：前馈控制能达到优化控制的目的，和传统的PID控制模式相比具有一定的优越性。四、 心得体会随着科学技术发展的日新月异，MATLAB已成为当今应用软件中空前活跃的领域，在生活中的应用可以说是无处不在，因此掌握MATLAB这个软件基本的使用方法对我们是十分有益的。MATLAB可用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。当然，MATLAB也可以用对反馈系统进行校正。此次课程设计的内容对一个单位反馈系统进行滞后-超前校正。回顾此次实践的整个过程，虽然只有短短的几天，但是真的在这个自己独立学习的过程中学到了好多东西。课程设计开始阶段比较顺利，但是做到计算校正后系统的时域性能指标这里时，遇到了不小麻烦，不会用MATLAB编程得阶跃响应曲线。后来，在同学的帮助下，终于看懂了课件了的那段程序，于是就求出了滞后-超前校正后系统的时域性能指标。这次的课程设计，不仅让我们更好的更深一步的了解MATLAB这个十分有用的软件，也能运用他对某一电路图进行仿真，与理论上相结合，从而进一步验证理论的正确性，也是理论运用于实践的很好的证明。与此同时，通过此次课程设计，加深了系统进行滞后-超前设计过程的理解，还掌握了用MATLAB编程计算系统时域性能指标和系统幅值裕量、相位裕量的方法。总而言之，这次的课程设计的确让我受益匪浅，还让我把许多新知识尽收囊中。参考文献1陈杰主. MATLAB宝典. 电子工业出版. 2007.2吴天明，谢小竹等. MATLAB电力系统设计与分析. 国防工业出版社. 2004.3李国勇. 智能控制与其MATLAB实现. 电子工业出版社. 2005.4胡寿松. 自动控制原理. 科学出版社. 2007.5王万良. 自动控制原理. 高等教育出版社. 2008.6黄坚. 自动控制原理及其应用. 高等教育出版社. 2004.7 王晓燕/冯江. 自动控制理论实验与仿真. 华南理工大学出版社. 2006.8 郑勇/徐继宁/胡敦利/李艳杰. 自动控制原理实验教程. 国防工业出版社. 2010.9 何衍庆. MATLAB语言的运用. 化学工业出版社. 2003. 10 刘叔军. MATLAB7.0控制系统应用与实例. 机械工业出版社. 2006.11 张德丰. MATLAB自动控制系统设计. 机械工业出版. 2010.12 师宇杰. 自动控制原理基于MATLAB仿真的多媒体授课教材（上册）. 国防工业出版. 2007.13谢仕宏. MATLABR2008控制系统动态仿真实例教程. 北京：化学工业出版社. 2009.附录 常用MATLAB函数简介 （1）step函数 用MATLAB作控制系统单位阶跃响应时，如果已知系统的传递函数的系数，则可以用step(num,den)或者step(num,den,t)，就得到系统的单位阶跃响应曲线。step(num,den)中没有指定时间t，系统会自动生成时间向量，响应曲线图的坐标也是自动标注的。若采用命令step(num,den,t)求系统的单位阶跃响应，其中的时间t由用户指定，MATLAB会根据用户给定的时间t，算出对应的坐标值。执行该命令不能自动画出系统的单位阶跃响应图，而要令加plot绘图命令。 除了求单位阶跃响应的step函数，MATLAB中还提供了求系统各种响应的函数，例如求脉冲响应的impluse命令、求系统零输入响应的initial命令。 （2）rlocus 函数 虽然用手工精确绘制系统根轨迹是非常困难的，但用计算机很容易精确地绘制出根轨迹。MATLAB中专门提供了绘制根轨迹的有关函数。 p,z=pzmap(num,den)的功能是绘制连续系统的零、极点图。 r,k=rlocus(num,den)和r,k=rlocus(num,den,k)的功能是绘制根轨迹图。r,k=rlocus(num,den)是绘制k从0到无穷部分的根轨迹。系统自动确定坐标轴的分度。如果用户需要设置坐标的范围，只要在程序中加上指令：v=-x,x,-y,y；axis(v)。如果要以给定的参数范围绘制根轨迹，则执行命令k,poles=rlofind(num,den,p)。 k,poles=rlofind(num,den)和k,poles=rlofind(num,den,p)的功能是确定根轨迹上poles处的根轨迹放大系数的值。 （3） bode函数 MATLAB中，绘制伯德图可用命令bode(num,den)。如果需要给出频率w的范围，可调用指令w=logspace(a,b,n)，频率w的采样点的值在十进制数10a和10b之间产生n个十进制对数分度的等距离点。 如果需要指定幅值mag和相角phase范围，则执行命令mag,phase,w=bode(num,den) MATLAB在频率响应范围内能够自动选取频率值绘图。46参考：毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册题 目： 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 职称： 助理指导教师： 职称： 年 月 日实验中心制使 用 说 明一、此册中各项内容为对学生毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录，请各环节记录人用黑色或蓝色钢笔（签字笔）认真填写（建议填写前先写出相应草稿，以避免填错），并妥善保存。二、此册于学院组织对各专业题目审查完成后，各教研室汇编选题指南，经学生自由选题后，由实验中心组织发给学生。三、学生如实填好本册封面上的各项内容和选题审批表的相应内容，经指导教师和学院领导小组批准后，交指导教师；指导老师填好毕业论文（设计）任务书的各项内容，经教研室审核后交学生签名确认其毕业论文（设计）工作任务。四、学生在指导老师的指导下填好毕业论文（设计）开题报告各项内容，由指导教师和教研室审核通过后，确定其开题，并将此册交指导老师保存。五、指导老师原则上每周至少保证一次对学生的指导，如实按时填好毕业论文（设计）指导教师工作记录，并请学生签字确认。六、中期检查时，指导老师将此册交学生填写前期工作小结，指导教师对其任务完成情况进行评价，学院中期检查领导小组对师生中期工作进行核查，并对未完成者提出整改意见，后将此册交指导老师保存。七、毕业论文（设计）定稿后，根据学院工作安排，学生把论文（打印件）交指导老师评阅。指导老师应认真按毕业论文（设计）指导教师成绩评审表对学生的论文进行评审并写出评语，然后把论文和此册一同交教研室。八、教研室将学生的论文和此册分别交两位评阅人评阅后交回教研室保存。九、学院答辩委员会审核学生答辩资格，确定答辩学生名单，把具有答辩资格学生的论文连同此册交各答辩小组。十、学生答辩后由答辩小组记录人填好毕业论文（设计）答辩记录表中各项内容，然后把学生的论文和此册一同交所在答辩小组，答辩小组对其答辩进行评审并填写评语后交教研室。十一、学院答辩委员会进行成绩总评定，填好毕业论文（设计）成绩评定表中各项内容，然后把论文（印刷版和电子版（另传）和此册等资料装入专用档案袋中，教教研室后由实验中心统一保存。目 录1毕业论文（设计）选题审批表2. 毕业论文（设计）任务书3毕业论文（设计）开题报告4. 学生毕业论文（设计）题目更改申请表5毕业论文（设计）指导老师工作记录6毕业论文（设计）中期检查记录7毕业论文（设计）指导教师成绩评审表8毕业论文（设计）评阅人成绩评审表9. 毕业论文（设计）答辩申请表10毕业论文（设计）答辩记录表11毕业论文（设计）答辩成绩评审表12毕业论文（设计）成绩评定表毕业设计（论文）选题审批表题目名称 基于单片机的超声波测距题目性质工程设计理论研究实验研究计算机软件综合论文其它题目来源科研题目 生产现场教学 其它自拟题目选题理由：由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，精度也能达到使用要求，超声波测距应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决了传统测量仪器存在的问题，比如，在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、方便、计算简单，又易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。 指导教师意见： 签名： 年 月 日院（系）领导小组意见： 签名： 年 月 日注：此表由学生填写毕业论文（设计）任务书1、毕业论文（设计）应达到的目的：（1）能对学生在学期间所学知识的检验与总结，培养和提高学生独立分析问题和解决问题的能力，使学生受到科学研究、工程设计和撰写技术报告等方面的基本训练。（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对事物能潜心观察、用于开拓、用于实践的基本素质；（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力。（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实践能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行考核。2、毕业论文（设计）的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：以单片机为核心设计了基于激光测距的防撞预警系统，采用TDC-GP2芯片作为激光飞行计时单元,给出激光发射及回波接收放大电路，基于模块化思想设计、完成系统软件设计流程；最后通过实验测试，系统要能很好测出前方车辆距离及运行状态，并能及时发出报警，利用Matlab对其测试结果进行验证，修正。3、对毕业论文（设计）成果的要求包括图表、实物等硬件要求：设计完成后，要提供电路图，实验电路版，控制原始程序，实验要保存大量的原始数据。完成设计论文。4、毕业论文（设计）工作进度计划：序号论文（设计）工作进度日期（起止周数）1根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题目。13-14-1第16周止2根据所定题目，全面搜集素材，列出各种设计方案，并一一比较，选择出最好的设计方案。13-14-1第18周止3联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。13-14-1第19周止4根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各大的模块，并将其展开，以得到比较细的设计模式。13-14-2第1周止5 根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。13-14-2第2周止6完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。13-14-2第3周止7大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好，完成整个硬件和软件部分的设计过程。13-14-2第6周止8将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经老师指点，做进一步的改进工作。13-14-2第7周止9改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。13-14-2第10周止指导教师日期年 月 日教研室审查意见：签字： 年 月 日学院负责人意见：签字： 年 月 日学生签字： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。 毕业论文（设计）开题报告题目基于单片机的超声波测距1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 利用单片机控制超声波测距，发射器发出的超声波以速度在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t,由即可算出被测物体的距离。预计可能遇到的问题是受温度的影响，测量精度不高，则应通过温度补偿的方法加以校正。报告人签名： 2015年 3 月 20 日3、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。 超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素，本文采用AT89C51 单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED 数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。4、进度计划序号日期进度安排113-14-1第16周止根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题目。213-14-1第18周止联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。313-14-1第19周止联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。413-14-2第1周止根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各模块，并将其展开，以得到比较细的设计模式。513-14-2第2周止根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。613-14-2第3周止完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。713-14-2第6周止大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好，完成整个硬件和软件部分的设计过程。813-14-2第7周止将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经老师指点，做进一步的改进工作。913-14-2第10周止改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。10115、指导教师意见（对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）指导教师(签字)： 年 月 日6、教研室意见教研室主任(签字)： 年 月 日说明：开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后两周内完成。学生毕业论文（设计）题目更改申请表原毕业论文（设计）题目基于单片机的激光测距现毕业论文（设计）题目基于单片机的超声波测距更改原因理由 首先激光测距仪成本较高，且制作的难度大，测量距离较短，需要注意人体安全，光学系统需要保持干净，否则影响测量精度。而且单片机与激光测距仪的连接很复杂，我主要是利用单片机控制测距仪器，目的是对单片机的知识进行巩固和进一步学习，从而完成毕业设计。 学生签名： 日期：2015.3.2指导教师意见 指导教师签名： 日期：教研室意见 教研室主任签名： 日期：院系意见 论文负责人签名： 日期：毕业论文（设计）指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。)指导记录： 到中国知网和西南财经大学图书馆查阅资料，学习关于超声波的知识，弄清楚超声波测距的原理，然后搞懂各个模块的电路。填写时间：2015 年 2 月28 日教师签名学生签名指导记录： 大概弄懂各个模块的电路图及工作原理， 选出一个最好的方案进行设计，有问题赶快问，不能等，在毕业设计中学到知识。填写时间： 2015 年3 月 8 日教师签名学生签名指导记录： 根据自己设计的方案，完成毕业论文的初稿。填写时间： 2015 年 3月 18 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名毕业论文（设计）指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。)指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名毕业论文（设计）指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。)指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名毕业论文（设计）指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。)指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名指导记录：填写时间： 年 月 日教师签名学生签名毕业论文（设计）中期检查记录学生填写前期工作小结完成的主要工作及质量，存在的问题和拟解决的方法：指导情况指导教师坚持每周指导，认真负责，要求严格指导教师指导不够，要求欠严格学生签名 年 月 日指导教师填写对学生完成任务情况的评价按计划完成预定的工作内容完成质量：好 一般 差未按计划完成预定的工作内容，主要原因： 指导情况坚持每周指导，学生积极寻求和接受指导学生寻求和接受指导主动性不够教师签名 年 月 日院（系）中期检查领导小组填写对学生学习的评价按计划完成预定的工作内容完成质量：好 一般 差未按计划完成预定的工作内容对指导教师工作的评价坚持每周指导，认真负责，要求严格，指导记录填写详实、规范坚持每周指导，认真负责，指导记录填写不详实、欠规范未坚持每周指导整改意见 检查小组负责人(签字) 年 月 日毕业设计（论文）指导教师成绩评审表评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与毕业设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平45%04综合运用知识的能力15能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06实验（设计）能力15能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠。07计算机应用能力5能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）5具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量35%9插图（或图纸）质量、篇幅5符合本专业规定要求。10论文（或设计说明书）撰写水平10综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11论文（或设计）的实用性与科学性5具有科学性，有一定的实用价值。12论文（或设计）规范化程度5文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备、整洁、正确；用语格式、图表、数据、各种资料的运用及引用都要规范化。13创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。是否达到答辩要求成绩评阅人评语 评阅人（