烘干箱的温度控制系统设计 大学毕业论文.doc

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1、┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章引言11.1课题的来源和意义11.2工业烘干箱的应用11.3温度控制系统的研究意义和一些具体温控方案21.4本文所做的工作6第2章烘干箱温度控制系统方案设计72.1电机维修过程中烘干箱的应用72.2烘干箱温控系统的方案选择92.2.2PID控制理论92.2.3模糊控制理论122.2.4模糊控制和PID控制的结合152．3本章小结18第3章基于单片机的烘干箱温度控制系统设计193.1系统硬件设计及其实现193.2软件设计20第4章总结35参考文献36致谢37

2、┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章引言1.1课题的来源和意义本文选择“烘干箱温度控制的设计”作为研究课题，该课题来源于广东韶关钢铁集团有限公司设备检修中心的烘千箱改造项目。本次烘干箱改造的原因是原有的烘干箱为自行研制设备，温度控制采用继电控制，经多年使用，现存在温度控制单一且操作麻烦、温度上升较慢、加热时间较长、热惯性较大等问题，对于维修质量的影响越来越突出。结合维修过程中的实际情况，通过技术改造研制一台烘干箱，使其具有升温快、热惯性小、效率高及安全可靠的特点，并将其广泛应用于维修行业中的烘干

3、处理。本文针对烘干箱这一具体的温度控制对象进行研究，寻找一种较为理想的控制方案，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在士loC内的技术要求。同时将该方案用于其它大功率加热设备，都能达到零超调，且调节时间快，稳态误差也非常小的理想效果。因此，针对具体的对象，提出适合其他大功率加热设备的有效控制方法与策略，有着十分现实的意义。1.2工业烘干箱的应用工业烘干箱广泛应用于工厂、科学研究及企业事业单位之中，主要用来对各种物品(试品)进行烘焙、干燥及其它加热作用，如变压器铁芯或线圈的烘干、电机定子或转子绕组的烘干、电焊条焊前预热、铸造砂型烘千、喷漆电柜和

4、零件烘干等。根据各种工件的热处理要求，工业烘干箱一般具有体积大、热容量大、加热功率大、温升快、热利用率高、使用安全可靠、操作简便等特点。一般来说，其工作温度可由室温升至最高温度，并且在此范围内可选定任意工作温度，工作温度选定后，箱内自动控制系统使温度在设定时间内保持恒温。有的工业烘千箱还具有热风循环系统，使工作温度更加均匀。在一些特别的应用场合，还要对工件挥发的腐蚀或有害气体妥善处理和设置防护。本文所设计的工业烘干箱主要用于电机维修过程中，对电机的定子或转子绕组的烘干，就具有上述一系列的特点。为简便起见，论文在后面的论述中均简称烘干箱。共37

5、页第35页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1.3温度控制系统的研究意义和一些具体温控方案温度是生产过程、日常生活和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数·在工业控制过程中，如在冶金、机械制造、食品加工、化工生产等领域，都广泛使用各种加热炉、反应炉、热处理炉等，都涉及到温度控制，而且准确地测量和有效地控制温度是优质、高效、低耗和安全生产的重要条件。在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。另外在一些高等院校的实验室中，温度常作为被控参数，构成微机测控系统

6、，供学生作综合实验或课程设计。可见，温控电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。由于温度控制系统具有大滞后、参数时变、非线性以及难以建立精确的数学模型等特点，某些因素可能会使控制系统性能不佳，影响了系统的稳定性，导致系统的超调量变大，调节时间大大加长，甚至出现振荡、发散，系统的动态品质很差。对于复杂的温度控制系统，仅采用常规PID控制较难达到优良的控制效果，也不易满足精确的性能指标。近几十年来，国内外的学者与工程技术人员在具有时滞、参数时变过程控制方法及应用方面均做了大量的研究，取得了相当的进展，对温度控制

7、系统的控制己由传统控制转到了智能控制，或者两者结合。常用的温度控制电路根据应用场合和要求的性能指标有所不同。传统的方法采用PID控制，PID控制即比例、积分、微分控制。自19世纪40年代开始以来广泛应用在工业生产中。由于其结构简单、实用、价格低，在广泛的过程领域内可以实现满意的控制。温控系统一般利用热电偶实时采集的温度值与设定值比较，差值作为PID功能块的输入，PID算法根据比例、积分、微分系数计算出合适的输出控制参数，利用修改控制变量误差的方法实现闭环控制，使控制过程连续，是很普通的调节方法。其缺点是现场PID参数整定麻烦，被控对象模型参数

8、难以确定，外界干扰会使控制漂离最佳状态。除了传统的PID控制方法，近几年来快速发展的是将模糊控制、神经网络、遗传算法等智能控制方法应用于温控系统，包括智能控制与PI