烘烤箱温度测控系统设计-开题报告

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1、华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告学生姓名XXX学号XXXXX专业班级XXX系别机电与自动化指导教师XXX职称XXX课题名称烘烤箱温度测控系统设计1课题设计的目的和意义1.1课题的研究背景及意义温度是一个基本的物理量，是生产过程和科学实验中最普遍而又十分重要的物理参数，对它的测量与控制有十分重要的意义。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流量、速度等进行有效的控制，其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例。

2、准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件，如冶金工业的加热炉、电力工业的锅炉、化学工业的反应炉等设备，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。即使日常生活中的微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器也同样需要温度监控。可见温度测控广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度的测控具有十分重要的意义。但由于温控设备自身的一些特点，如非线性、时变性、惯性大、滞后现象严重等，难以建立精确的数学模型。传统的PID控制由于其参数恒定，不能及时跟踪对象特性变化，很难达到良好的控制效果。

3、单片机以其可靠性高、功能强、精度高、体积小、性价比高、控制方便简单和灵活性大等优点在诸多领域得到广泛应用。随着信息技术的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，在这一进程中，单片机起到了举足轻重的作用。如果说五十年代起，无线电世界造就了几代精英，那么当今的单片机世界将会造就出新一代电子精英。一方面，单片机引领进入智能化电子领域。若将经典电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。单片机应用系统的硬件结构给予电子系统“身躯”，单片机应用系统的应用

4、程序赋予其“生命”。另一方面，单片机引领进入计算机工控领域。21世纪是全人类进入计算机时代的世纪，许多人不是在制造计算机便是在使用计算机。在使用计算机的人们中，只有从事嵌入式系统应用的人才真正地进入到计算机系统的内部软、硬件体系中，才能真正领会计算机的智能化本质并掌握智能化设计的知识。从学习单片机应用技术入手是当今培养计算机应用软、硬件技术人才的最佳道路之一。71.2研究概况及发展趋势传统的加热炉，加热时间长，温度在上升的过程中容易出现超调。但是在实际加工中，一些工艺流程往往不容许出现温度超调。同时，传统

5、加热炉没有采用温度控制算法，只是通过对温度上下限的检测，对电热丝的通断电进行控制，不能做到对温度的精确控制，对于较为精细的加工过程无能为力。另一方面，控制界面多采用DOS操作系统，缺乏良好的人机界面，给温度的检测和控制带来了不便。国内外关于加热炉自动控制的研究一直备受重视，发展比较快，取得了丰硕的成果。总的来说，加热炉温度测控技术的发展可以分为以下几个阶段：第一阶段：经典控制技术阶段。时间为20世纪40-60年代，称之为“经典控制理论”时期。经典控制理论现在已经是一门比较成熟的控制理论，主要采用传递函数、

6、频率特性、根轨迹为基础的频率分析方法解决单输入单输出问题。经典控制技术能够较好地解决生产过程中的单输入单输出问题，主要用于线性定常系统，是目前工业过程控制领域中占统治地位的一种控制理论。第二阶段：现代控制技术阶段。时间为20世纪60-70年代，称为“现代控制理论”时期。这个时期，计算机和空间技术的发展推动了控制理论的发展。现代控制理论以线性代数和微分方程为主要的数学工具，用状态空间法描述系统的动态过程，可以解决多输入多输出问题。基于该理论的主要控制方法有：系统辩识、最优控制、自适应控制等。该理论不但可以用

7、于线性定常系统，而且可以用于某些非线性时变以及具有随机扰动的系统。其缺点是除了自适应控制外，其它控制方法虽然控制品质良好，但必须知道控制对象的数学模型，不能解决系统模型的不确定问题。第三阶段：智能控制技术阶段。时间为20世纪70年代末至今，为“智能控制理论”阶段。70年代末，控制理论向着“大系统理论”和“智能控制”方向发展，前者是控制理论在广度上的开拓，用控制和信息的观点，研究各大系统的结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术基础理论。后者是控制理论在深度上的挖掘，研究与模拟人类智能活动及其控制与

8、信息传递过程的规律研制具有某些仿人智能的工程控制与信息处理系统。随着微机控制技术的发展，用微机构成计算机控制系统具有较高的可行性和经济价值。但是，目前国内的一些生产企业和研究机构主要开发一些大型微机控制系统，且大多硬件均是国外进口的，投资成本很高。因此，本课题以烘烤箱为研究对象，以单片机为主要硬件平台，编制基于智能化的温控软件，开发一种适合我国国情的、低成本、高性能的烘烤箱温度测控系统，以提高精度，达到温度测控要求。72课题设