软件课程设计.docx
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软件课程设计
软件课程设计
一、目的
1、掌握C#进行程序设计的基本思路和方法
2、能利用C#编程实现简单的任务
3、结合控制系统理论用C#进行计算机控制仿真
二、设计内容
1、对一阶系统实现PID算法控制并进行仿真，具体功能如下：
1）基本要求：
实现PID算法和一阶系统差分方程仿真，PID算法中的四个参数和一阶系统的参数都可以通过菜单进行设定，系统对阶越函数的响应以图形方式实时显示在窗口中。
2）附加功能：
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。
将系统的历史响应重现。
使用Teechart控件作为显示输出。
三、计划
1、熟悉了解C#要包括C#、界面设计、绘图功能、数据库访问技术、ActiveX控件的注册和使用。
2、回顾控制系统原理中的PID算法及PID算法的数字化。
3、实现PID算法对一阶系统的控制并显示系统的时间响应。
4、将系统的时间响应数据存储到数据库中，然后重现整个响应。
五、图形界面及代码
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.ComponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
usingSystem.Windows.Forms;
namespaceWindowsFormsApplication3
{
publicpartialclassForm1:
Form
{
privateForm2form2;
publicPIDpid;
publicstructPID
{
publicdoublekp,ki,kd,T1,deltat,startpoi,endpoi,lasterror,preverror,sumerror,setpoint;
}
//publicPIDpid;
//publicdouble[]data=newdouble[20000];
publicForm1（）
{
InitializeComponent（）;
}
privatevoidForm1_Load（objectsender,EventArgse）
{
}
privatevoidbutton1_Click（objectsender,EventArgse）
{
//doublec;
//PIDpid;
pid.kp=Convert.ToDouble（textBox1.Text）;
pid.ki=Convert.ToDouble（textBox2.Text）;
pid.kd=Convert.ToDouble（textBox3.Text）;
pid.T1=Convert.ToDouble（textBox4.Text）;
pid.deltat=Convert.ToDouble（textBox5.Text）;
pid.startpoi=Convert.ToDouble（textBox6.Text）;
pid.endpoi=Convert.ToDouble（textBox7.Text）;
this.Hide（）;
form2=newForm2（）;
form2.Show（）;
MessageBox.Show（"您¨²好?
，ê?
欢?
迎®-使º1用®?
本À?
PID控?
制?
时º¡À域®¨°仿¤?
真?
软¨¨ª件t！
ê?
"）;
//MessageBox.Show（"successful!
"）;
}
privatevoidbutton2_Click（objectsender,EventArgse）
{
this.Hide（）;
}
privatevoid历史查询ToolStripMenuItem_Click（objectsender,EventArgse）
{
form2=newForm2（）;
form2.Show（）;
form2.ReadDataRec（pid）;
}
privatevoid修改参数ToolStripMenuItem_Click（objectsender,EventArgse）
{
pid.kp=Convert.ToDouble（textBox1.Text）;
pid.ki=Convert.ToDouble（textBox2.Text）;
pid.kd=Convert.ToDouble（textBox3.Text）;
pid.T1=Convert.ToDouble（textBox4.Text）;
pid.deltat=Convert.ToDouble（textBox5.Text）;
pid.startpoi=Convert.ToDouble（textBox6.Text）;
pid.endpoi=Convert.ToDouble（textBox7.Text）;
this.Hide（）;
form2=newForm2（）;
form2.Show（）;
}
privatevoid退出ToolStripMenuItem_Click（objectsender,EventArgse）
{
this.Close（）;
}
privatevoid修改查询ToolStripMenuItem_Click（objectsender,EventArgse）
{
pid.startpoi=Convert.ToDouble（textBox6.Text）;
pid.endpoi=Convert.ToDouble（textBox7.Text）;
this.Hide（）;
form2=newForm2（）;
form2.Show（）;
}
}
}
当按下确定的时候：
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.ComponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
usingSystem.Windows.Forms;
namespaceWindowsFormsApplication3
{
publicpartialclassForm2:
Form
{
privateForm1form1;
//privateGraphicsgx;
publicstructPID
{
publicdoublekp,ki,kd,T1,deltat,startpoi,endpoi,lasterror,preverror,sumerror,setpoint;
}
publicPIDpid;
privatePointP0;
privatePointP1;
publicdoubleXnt=0,Ynt=0;
publicdouble[]Data=newdouble[20000];
publicForm2（）
{
InitializeComponent（）;
}
privatevoidForm2_Load（objectsender,EventArgse）
{
pid.kp=200;
pid.ki=1;
pid.kd=1;
pid.setpoint=10;
pid.T1=0.0001;
pid.deltat=40;
P0.X=260;
P0.Y=260;
//Penthepen;
}
privatevoid返回Click（objectsender,EventArgse）
{
this.Hide（）;
form1=newForm1（）;
form1.Show（）;
}
privatevoidReadDataRec（PIDp）
{
Graphicsg;
Penthepen=newPen（Color.Red,2）;
Form2.Data1.Recordset.MoveFirst（）;
for（inti=1;i<=p.startpoi;i++）
{
Form2.Data1.Recordset.MoveNext（）;
}
for（inti=1;i<=p.endpoi-p.startpoi;i++）
{
Data[i]=Form2.Data1.Recordset.Fields（"value"）;
Form2.Data1.Recordset.MoveNext（）;
}
Form1.TChart1.AddSeries（scLine）;
Form1.TChart1.Series（0）.Clear（）;
for（inti=1;i<=p.endpoi-p.startpoi;i++）
{
doublej=i+p.startpoi;
P1.X=（int）（j/60）;
P1.Y=（int）Data[i-1];
g.DrawLine（thepen,P0,P1）;
P0=P1;
if（i%20==0）
{
Form2.TChart1.AutoRepaint=false;
Form2.TChart1.Series（0）.Add（Data[i-1],i,BackColor）;
Form1.TChart1.AutoRepaint=true;
Form1.TChart1.Repaint（）;
}
label1.Text="x="+j;
label2.Text="y="+Data[i-1];
timer1_Tick（）;
}
}
protectedoverridevoidOnPaintAndWriteDataRec（PaintEventArgse）
{
Data1.Recordset.MoveFirst（）;
while（!
Data1.Recordset.Eof（））
{
Data1.Recordset.Delete（）;
Data1.Recordset.MoveNext（）;
}
for（inti=1;i<=20000;i++）
{
Xnt=Compute_PID（pid,Ynt）;
Data[i-1]=Last_Val（Ynt,Xnt,pid）;
Data1.Recordset.AddNew（）;
Data1.Recordset.Fields（"time"）=i;
Data1.Recordset.Fields（"value"）=Data[i-1];
Data1.Recordset.Update（）;
}
TChart1.AddSeries（scLine）;
TChart1.Series（0）.Clear（）;
for（inti=1;i<=20000;i++）
{
if（i%20==0）
{
Form2.TChart1.AutoRepaint=true;
Form2.TChart1.Series（0）.Add（Data[i-1],i,BackColor）;
Form1.TChart1.AutoRepaint=true;
Form1.TChart1.Repaint（）;
}
label1.Text="x="+j;
label2.Text="y="+Data[i-1];
timer1_Tick（）;
}
}
privatedoubleCompute_PID（PIDp,doublenextpoint）
{
doublederror,error;
error=p.setpoint-nextpoint;//偏?
差?
p.sumerror=error+p.sumerror;//积y分¤?
derror=p.lasterror-p.preverror;//当Ì¡À前¡ã微¡é分¤?
p.preverror=p.lasterror;
p.lasterror=error;
return（p.kp*error+p.ki*p.sumerror+p.kd*derror）;
}
privatedoubleLast_Val（doubleXt,doubleYt,PIDp）
{
return（p.deltat/p.T1*Xt-（p.deltat/p.T1-1）*Yt）;
}
privatevoidtimer1_Tick（objectsender,EventArgse）
{
}//定¡§时º¡À器¡Â每?
0.01s自Á?
己o调Ì¡Â用®?
一°?
次ä?
，ê?
在¨²此ä?
相¨¤当Ì¡À于®¨²延¨®时º¡À作Á¡Â用®?
privatevoidcheckBox1_CheckedChanged（objectsender,EventArgse）
{
TChart1.Panel.Gradient.Visible=Check1.Value;
}
privatevoidcheckBox2_CheckedChanged（objectsender,EventArgse）
{
TChart1.Aspect.View3D=Check2.Value;
}
}
}
加上背景和3D效果后：
五、调试心得和感受
本次课程收获很大，从专业知识到编程水平都有一定的巩固和提高，曾经只是在课本上学习了PID控制理论，只能解一些理论的题目，从未深入思考PID在软件上该如何实现，虽然在Matlab中经常调用PID模块，但是对真正的PID函数内部没有深入了解，也没有对Simulink里面实现PID做过任何深层次的探究，此次恰好有这样一个机会自己编写自己的PID算法，为今后参加飞思卡尔小车竞赛提供了很大帮助。
其次，根据老师提供的PID算法公式，可以发现很多连续时域系统的方程都可以转化成离散的差分方程，为以后连续时域系统的分析也可以自己用软件编译实现仿真，验证自己用理论运算的结果。
最后，由于之前有做过关于Kinect相关项目的开发，跟着学长学习了C#很长一段时间，但是后来暑假就荒废了，很多东西都忘了，由于生疏的原因导致在编程的时候遇到种种小问题，比如安装Teechart控件的时候没有注意与VB的区别装的是C++版本总是调用不了，还有本可以用WPF文件来写立体显示，效果比TeeChart控件达到的效果能更好，但是最后还是没有实现，只能退而求其次的用TeeChart,再比如在C#中可以用foreach语句，开始总是把格式写错，现在就不会，还有C#中独有的委托也是生疏的原因总是用不好。
经过此次的训练，重新燃烧了我对C#的热爱，打算寒假再苦心研究，争取开学的时候能够给自己的飞思卡尔小车做好上位机程序，能够实现在线调试，串口通信等功能。
在最最后，感谢老师能够看完我的报告。
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