烘干箱的温度控制系统设计毕业论文

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1、目录第1章引言11.1课题的来源和意义11.2工业烘干箱的应用11.3温度控制系统的研究意义和一些具体温控方案21.4本文所做的工作6第2章烘干箱温度控制系统方案设计72.1电机维修过程中烘干箱的应用72.2烘干箱温控系统的方案选择92.2.2PID控制理论92.2.3模糊控制理论122.2.4模糊控制和PID控制的结合152．3本章小结18第3章基于单片机的烘干箱温度控制系统设计193.1系统硬件设计及其实现193.2软件设计20第4章总结35参考文献36致谢37第1章引言1.1课题的来源和意义本文选择“烘干箱温度控制的设计”作为研究课题，该课题来源于广东韶关钢铁集团有

2、限公司设备检修中心的烘千箱改造项目。本次烘干箱改造的原因是原有的烘干箱为自行研制设备，温度控制采用继电控制，经多年使用，现存在温度控制单一且操作麻烦、温度上升较慢、加热时间较长、热惯性较大等问题，对于维修质量的影响越来越突出。结合维修过程中的实际情况，通过技术改造研制一台烘干箱，使其具有升温快、热惯性小、效率高及安全可靠的特点，并将其广泛应用于维修行业中的烘干处理。本文针对烘干箱这一具体的温度控制对象进行研究，寻找一种较为理想的控制方案，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在士loC内的技术要求。同时将该方案用于其它大功率加热设备，都能达到零超调，且调节时间快，稳态误差也

3、非常小的理想效果。因此，针对具体的对象，提出适合其他大功率加热设备的有效控制方法与策略，有着十分现实的意义。1.2工业烘干箱的应用工业烘干箱广泛应用于工厂、科学研究及企业事业单位之中，主要用来对各种物品(试品)进行烘焙、干燥及其它加热作用，如变压器铁芯或线圈的烘干、电机定子或转子绕组的烘干、电焊条焊前预热、铸造砂型烘千、喷漆电柜和零件烘干等。根据各种工件的热处理要求，工业烘干箱一般具有体积大、热容量大、加热功率大、温升快、热利用率高、使用安全可靠、操作简便等特点。一般来说，其工作温度可由室温升至最高温度，并且在此范围内可选定任意工作温度，工作温度选定后，箱内自动控制系统使

4、温度在设定时间内保持恒温。有的工业烘千箱还具有热风循环系统，使工作温度更加均匀。在一些特别的应用场合，还要对工件挥发的腐蚀或有害气体妥善处理和设置防护。本文所设计的工业烘干箱主要用于电机维修过程中，对电机的定子或转子绕组的烘干，就具有上述一系列的特点。为简便起见，论文在后面的论述中均简称烘干箱。1.3温度控制系统的研究意义和一些具体温控方案温度是生产过程、日常生活和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数·在工业控制过程中，如在冶金、机械制造、食品加工、化工生产等领域，都广泛使用各种加热炉、反应炉、热处理炉等，都涉及到温度控制，而且准确地测量和有效地控制温度是优质、高效、

5、低耗和安全生产的重要条件。在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。另外在一些高等院校的实验室中，温度常作为被控参数，构成微机测控系统，供学生作综合实验或课程设计。可见，温控电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。由于温度控制系统具有大滞后、参数时变、非线性以及难以建立精确的数学模型等特点，某些因素可能会使控制系统性能不佳，影响了系统的稳定性，导致系统的超调量变大，调节时间大大加长，甚至出现振荡、发散，系统的动态品质很差。对于复杂的温度控制系统，仅采用常规PID控制较难达到优良的控制效果，也不

6、易满足精确的性能指标。近几十年来，国内外的学者与工程技术人员在具有时滞、参数时变过程控制方法及应用方面均做了大量的研究，取得了相当的进展，对温度控制系统的控制己由传统控制转到了智能控制，或者两者结合。常用的温度控制电路根据应用场合和要求的性能指标有所不同。传统的方法采用PID控制，PID控制即比例、积分、微分控制。自19世纪40年代开始以来广泛应用在工业生产中。由于其结构简单、实用、价格低，在广泛的过程领域内可以实现满意的控制。温控系统一般利用热电偶实时采集的温度值与设定值比较，差值作为PID功能块的输入，PID算法根据比例、积分、微分系数计算出合适的输出控制参数，利用修

7、改控制变量误差的方法实现闭环控制，使控制过程连续，是很普通的调节方法。其缺点是现场PID参数整定麻烦，被控对象模型参数难以确定，外界干扰会使控制漂离最佳状态。除了传统的PID控制方法，近几年来快速发展的是将模糊控制、神经网络、遗传算法等智能控制方法应用于温控系统，包括智能控制与PID控制相结合及这些智能控制之间的结合.具体有如下一些方法:1、模糊控制模糊控制是基于模糊集、模糊逻辑，同控制理论相结合，模拟人的思维方式，对难建模的对象实施的一种控制方法。它主要嵌入操作人员的经验和直觉知识，适用于控制不易取得精确数学模型和数学模型不