《计算机控制技术》课程设计-pwm温度自动控制系统的设计

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1、《计算机控制技术》课程设计题目：PWM温度自动控制系统的设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：二○一○年十二月二十五日目录1.设计目的…………………………………………………12.设计要求…………………………………………………13.PID控制原理…………………………………………………14.带死区的PID算法……………………………………………25.系统框图………………………………………………………26.程序流程图以及程序代码…………………………………………47.心得体会………………………………………………………58.参考目录………………………………………………………5一.设计的目的1.

2、通过课程设计，来加深对过程控制中自动化控制系统框架的理解2.通过课程设计，来加深对PID控制系统的理解3.利用所学的理论知识，设计一个工业常用中的温度控制系统，达到对一个系统的初步设计二．设计要求1.要求设计温度控制系统，设定温度为230度，才用电阻丝做为加热器件，采用PID算法，无余差，超调小，加热速度快。2.硬件采用51系列单片机，采用固态继电器作为控制元件3.采用keilc作为编程语言，采用结构化的设计方法三．PID控制原理将偏差的比例，积分和微分通过线性组合构成控制量，用这一控制对被控对象进行控制，这一样的控制器称PID控制器1．模拟PID控制原理在模拟控制系统中，控制器最常

3、用的控制规律是PID控制。为了说明控制器的原理，以图1.1的例子说明。给定输入信号n0(t)与实际输出信号n(t)进行比较，其差值e(t)=n0(t)-n(t),经过PID控制器调整输出控制信号u(t),u(t)对目标进行作用，使其按照期望运行。常规的模拟PID控制系统原理框图如同1.2所示。该系统有模拟PID和被控对象组成。图中r(t)是给定的期望值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值，给定值与实际值构成控制偏差e(t):e(t)作为PID控制的输入，u(t)作为PID控制的输出和被控对象的输入。构成PID和被控对象的输入。构成PID控制的规律为：其中：Kp为控制器的比

4、例系数Ti为控制器的积分时间，也称积分系数5Td为控制器的未分时间，也称微分系数四．带死区PID的算法带死区的PID控制作用：消除由于频繁动作所引起的振荡计算机中带死区的PID：五．系统框图（1）系统框图×带死区的PIDPWM波电阻丝温度5温度传感器AD转化（2）系统工作过程：温度传感器检测容器内部的温度，把温度信号传送给D/A转换芯片进行模/数转化，转化完的数字信号送入51单片机，再与设定值进行比较，比较完的差值进行带死区的PID算法运算，PID后的U(k)经过PWM波比较，输出占空比随U(k)调整的脉冲波形，再通过光电耦合器控制固态继电器的通断时间，达到对容器内温度加热的控制，从

5、而能较精确地控制器内温度。五．程序流程图以及程序代码开始(1).程序流程图设定值初始化AD转化设定值与转化数值相减e(k)死区PID运算U(k)PWM()P3_0输出脉冲波电阻丝对容器加热5(2)程序代码#include#include//用“＃include”即可使用其中定义的宏来访问绝对地址#includesbitP3_0=P3^0;#definekp10//假设的比例系数设定值#defineki20/假设的积分系数设定值#definekd30//假设的微分系数设定值#defineset90//容器内温度的

6、设定值#definek15//误差在死区内时，系数的设定值#definex3//死区范围的设定值#defineAD_adrXBYTE[0x7ff8]//AD芯片的地址intek,ek_1,uk,sum,b;intPID();//死区PID算法函数调用的声明voidAD();//进行AD转换函数调用的声明PWM();//产生对应占空比的波形的函数声明main(){inta;ek_1=0;sum=0;b=0;while(1){AD();//先进行温度的AD转化a=P0;//读取AD转化完的值ek=set-a;//转化数值与设定值进行比较uk=PID();//比较的差值进行PID运算PWM

7、();//PID算出的值进行D/A转化输出}}voidAD(){AD_adr=1;//启动转化芯片while(P3_0==1)//等待转化5{};//转化结束，数值送入P0P0=AD_adr;}PWM(){ET0=1;//开T0定时器中断EA=1;//开总中断TMOD=0X01;//使用T0计时器，模式1TH0=0X3C;TL0=0XB0;//定时100ms,计数器赋初值TR0=1;//开启计时}USE()interrupt1//T0定时器中断{b++;I