温度控制系统设计(计算机控制技术课程设计)

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1、实用标准学号：计算机控制技术课程设计题目温度控制系统设计学院专业班级文案大全实用标准姓名指导教师2016年月日文案大全实用标准课程设计任务书学生姓名：_____专业班级：___________指导教师：周申培工作单位：___________题目:温度控制系统设计初始条件：被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。可控硅控制器输入为0～5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0～5伏，对象的特性为积分加惯性系统，惯性时间常数为T1＝40秒。要求完成的主要任务:（

2、包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2．编写积分分离PID算法程序，从键盘接受Kp、Ti、Td、T及β的值；3．计算机仿真被控对象，编写仿真程序；4．通过数据分析Td改变时对系统超调量的影响。5.撰写设计说明书。课程设计说明书应包括：设计任务及要求；方案比较及认证；系统滤波原理、硬件原理，电路图，采用器件的功能说明；软件思想，流程，源程序；调试记录及结果分析；参考资料；附录：芯片资料，程序清单；总结。时间安排：2016年5月23日—2016年6月3日文案大全实用标准摘要比例-积分-微分控制（简称

3、PID控制），是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。实际运行的经验和理论的分析都表明，这种控制规律对许多工业过程进行控制时，都能得到满意的效果。利用计算机可以很好地使用PID算法对控制对象进行控制，具有较高的精度，并且可以很方便的改变PID参数，以达到不同的控制效果。本设计的控制对象为电炉，控制量为电炉温度，利用单片机对大功率可控硅导通角的控制，可以很方便地改变电热丝两端的电压，从而起到调节温度的作用。而热电偶配合单片机编程，能够较精确地得到炉温，使单片机能够实时发出控制信号，快速将炉温调节为给定值。当外界出现干扰使炉温发生变化时，单片机能够通过PID算法快速使

4、炉温回到给定值。为了使PID控制更加稳定可靠，本设计加入了积分分离的改进措施，当偏差较大时取消积分作用，利用PD控制快速使系统趋于稳定；当偏差小于某一个值时，加入积分作用，以消除静差。利用Matlab软件，可以通过仿真得到Td改变对系统超调量的影响。关键词：PID控制；Matlab；系统超调量文案大全实用标准目录1设计任务及要求11.1设计任务要求11.2任务要求分析12方案比较及认证22.1方案设计22.2方案认证33系统软件设计43.1PID控制算法43.2积分分离的PID控制控制算法54系统硬件设计64.1系统滤波原理64.2硬件设计原理65系统仿真85.1

5、仿真程序及图形85.2仿真结果95.3结果分析126心得体会13参考文献14附录A芯片资料15附A1ADC0809芯片功能15附A2DAC0832芯片功能16附A3AT89C51单片机18附录B程序清单20文案大全实用标准附B1单片机程序代码20附B2仿真程序代码27本科生课程设计成绩评定表28文案大全实用标准1设计任务及要求1.1设计任务要求被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。可控硅控制器输入为0～5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0～5伏，对象

6、的特性为积分加惯性系统，惯性时间常数为T1＝40秒。要求完成的主要任务:1．设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2．编写积分分离PID算法程序，从键盘接受Kp、Ti、Td、T及β的值；3．计算机仿真被控对象，编写仿真程序；4．通过数据分析Td改变时对系统超调量的影响。5.撰写设计说明书。1.2任务要求分析本系统的控制对象为电炉，被控量为温度，利用温度传感器实时检测电炉温度；将测得的数据经过A/D转换后送入计算机；计算机系统将检测得到的温度与炉温给定值进行比较，并计算偏差；按照预置的控制算法，对可控硅控制器的导通角进行调节，从而可以控制热阻丝两端的电压，起到

7、温度调节的作用。为了实现数据采集、转换、处理以及PID算法控制，并通过键盘对温度设定值和PID控制参数进行修正，因此可以使用单片机或PLC。由于本次控制对象为电炉，其时间常数较大，因此采用周期不宜过小，避免系统响应过于频繁，降低计算机系统的效率并使控制品质变坏；但也不能太大，否则会使误差不能及时消除。文案大全实用标准2方案比较及认证2.1方案设计用温度传感器来检测炉的温度，将炉温转变成毫伏级的电压信号，经温度变送器放大并转换成电流信号。由电阻网络将电流信号变成电压信号，送入A/D转换器，通过采样和模数转换，所检测到的电压信号和炉温给定值的电压信号送入计算机程序中作

8、比较，得出