宋鹏 测控电路课程设计报告

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------宋鹏测控电路课程设计报告1摘要：PID控制是最实用化的控制方式，它是一项流行的线性控制策略，它是对偏差信号e(t)进行比例、积分、微分运算变换后形成的一种控制规律，基本思想是“利用偏差、消除偏差”。本次课程设计主要设计了传感器与测控电路中的相应电路(包括调制解调电路、放大电路、细分电路等)。对PID调节器的输入电路，

2、比例积分电路，比例微分电路，输出电路的参数进行了设定，详细介绍了各个电路对PID控制器性能影响。关键字：PID控制器；比例；微分；调制解调一、引言PID是Proportional-Integral-Derivational的缩写，分别指比例、积分、微分。在工业过程控制的发展史上，PID控制是历史上最悠久、生命力最强的控制方式，也是迄今最通用的控制方法。PID控制以其简单清晰的结构、良好的鲁棒性和广泛的适用范围,深受工业界的青睐,并且日益受到控制理论界的重视。即使在美、日等工业发达国家，采用高级控制技术的回

3、路也只占很小的比例，9O%以上的控制回路基本上还是采用PID控制器。在本次课程设计中主要设计了传感器与测控电路中的相应电路(包括调制解调电路、放大电路、细分电路等)。对PID调节器的输入电路，比例积分电路，比例微分电路，输出电路的参数进行了设定，详细介绍了各个电路对PID控制器性能影响。——————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------------------

4、-----------------------PID控制器在长期应用中已积累了丰富的经验，然而,PID控制器能否得到有效的发挥,一方面与PID控制器结构设计有关,另一方面也与其参数整定有很大关系。特别在工业过程控制中，当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以应用时，系统控制器结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID技术最为方便。但是，随着科学技术的发展，对被控对象动、稳态性能要求越来越高，使得常规PID控制器不能满足要求，经过长时间的探索与研究，P

5、ID控制向智能化、自适应化、最优化方向发展的趋势已是明显的事实。2二、设计实现过程：1、设计流程图对压力传感器是施加适当大小的压力，压力传感器可以把压力转换成毫伏级的差模电压信号。因为传感器输出的信号很小，所以得进行放大。因为放大的信号除测量信号外，还往往有各种噪声，为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定的特征，这就需要调制电路。带通滤波器是一个允许特定频段的波通过，可以滤去高频信号和低频信号。将滤出的信号输入解调电路进行解调，从而得到需要的信号。然后将信号输入PID调节器的设计电路，分别经过输入

6、电路，比例微分电路、比例积分电路和输出电路。取出输出电路输出的信号，将其反馈到输入电路，与给定的信号进行比较，使得偏差e?t?尽可能的小。其工作流程图如下：——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------图1模拟PID调节器设计流程图1.1传感器的选择MPX2100半导体压力传感器可以把压

7、力转换成毫伏级的电压信号，该压力传感器具有良好的线性度，它的输出电压与所加压力成精确的正比例关系。另外，MPX2100所具有的温度补偿特性克服了半导体压力敏感器件存在温度漂移问题，因而具有广阔的应用前景。3MPX2100是一种压阻式压力传感器，在硅基片上用扩散工艺制成4个电阻阻值相等的应变元件构成惠斯顿电桥。电桥有恒压源供电和恒流源供电两种供电方式。采用恒压源供电的原理图如图所示.图2采用恒压源控制的原理图当压力传感器受到压力作用时，一对桥臂的电阻值增大?R，另一对桥臂的电阻值减少?R，电阻变化量?R与压

8、力成正比，即?R=KP，电桥输出电压Uo?E??RR??(EKR)P，即电桥输出电压与压力P成正比,如下图所示：图3传感器输出电压与输入压力关系1.2放大电路的选择1.定义：在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号的电路称为测量放大电路。2.测量放大电路的选择测量放大电路的结构形式是由传感器的类型决定的。例如，电阻应变式传感器通过电桥转换电路输出信号，并且用差动放大器进一步放大，—————————————