高精度温控系统的设计

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1、I高精度温控系统的设计摘要：信息时代，技术日新月异，温度控制在现代工业生产、工程建设及日常生活中发挥着越来越重要的作用，通过对目前国内外温度控制系统的研究现状分析，针对其在性能、价格、操控等方面存在不足，采用分段控制和增量式PID相结合的控制算法，设计了一个以AVR单片机为核心，PT100铂热电阻为传感器，PWM波控制可控硅模块的高精度温控系统，系统具有恒温时间设置，温度报警，控制温度调节等功能。测试结果表明，系统具有模糊控制的动态性能好、超调小、稳态精度高的特点。与传统温控系统相比，该系统操作简单，控制温度精度高，可靠性好。关键词：高精度；PT100；可控硅；温度控制；增量式PID

2、DesignofHighPrecisionTemperatureControlSystemAbstract:Technologychangesrapidlyintheinformationage,temperaturecontrolplaysamoreandmoreimportantroleinthemodernindustrialproduction,engineeringconstructionanddailylife.Throughtheanalysisofthecurrenttemperaturecontrolsystemathomeandabroad,asystemofhi

3、gh-precisiontemperaturecontrolbasedonAVRseriesmicrocontrollerisproposedaccordingtodeficienciesexistinginthepriceandcontroletc.subdivisioncontrolalgorithmcombinedwithincrementPIDcontrolisadopted,usingPT100asthetemperaturesensor,PWMwavecontrollingtheconductionangleofsiliconcontrolledrectifier.Itc

4、ansettheconstanttemperaturetime,temperaturealarm,temperatureregulation.Thetestresultshowsitscharacteristicsofgooddynamicperformance,smallovershootandhighsteadystateaccuracy.Thesystemhassimpleoperation,highprecisiontemperaturecontrolandgoodstabilitycomparedwiththetraditionaltemperaturecontrolins

5、truments.Keywords:highprecision；PT100；Siliconcontrolledrectifier；temperaturecontrol；incrementPID22引言温度控制在现代工业生产和生活中是典型控制对象，温度控制具有升温单向性、大惯性、纯滞后、时变性等特点，很难用数学方法建立精确的模型和参数。由于电子信息产业的飞速发展，温度控制的各种设备和产品在国内外得到迅速普及，温度控制器正向集成化、智能化的方向迅速发展[1]。现代工业应用的工控产品在温度控制精度上要求越来越高，因此，对高精度温度控制器的研究很有必要。目前，智能温控系统总存在一些问题，如控

6、温误差大、抗干扰能力差等，且大都价格不菲，但却功能单调，操控不佳甚至早已陈旧老化，或者体积大、操作复杂、测温误差大，给工程现场的使用带来了很大不便。现阶段无论是国内还是技术相对发达的西方国家温度控制在精度方面都是一个棘手的问题，即各种加热设备在温度加热过程中都会产生余热效应，当设备停止加热时温度由于惯性而不能立即冷却而使加热设备温度继续上升，致使温度精度一直都难以得到提升，且快速性和超调量之间存在矛盾，使其不一定满足快速升温、超调小的技术要求[2]。随着模糊控制理论PID（Proportion-Integration-Differentiation，比例-积分-微分）在温度控制上的应

7、用，其可消除稳态误差的优点，满足了系统性能要求，其精度取决于PID参数的整定情况，基于模糊控制理论PID参数整定，是将模糊控制与PID结合，使其具备两者的优点[3]。即用加热过程中的温度偏差及温度变化率来确定PID控制器的参数，其实质是一种以模糊规则调节PID参数的自适应控制。本设计是以ATMEGA16单片机为主体，构成一个能处理复杂数据集控制功能为一体的智能控制器，该控制器控制精度高，具有较高的灵活性和可靠性。模糊控制理论PID的应用使本系统控制精度得到