電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)畢業(yè)論-文庫吧
2025-05-16 05:56 本頁面
【正文】 第一章 電阻爐溫度對象特性 測試 本設(shè)計求取電阻爐溫度特性的數(shù)學(xué)模型采用的是實驗辨識方法（響應(yīng)曲線法），當(dāng)先使電阻爐達(dá)到一個穩(wěn)態(tài)（溫度為 150℃時），在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后給電阻爐一個階躍信號（大小為 30V），用記錄儀記錄下電阻爐溫度在階躍信號作用下被控對象隨時間變化的特性曲線，測量電阻爐溫度對象特性曲線的框圖如圖 ： ～ 2 2 0 電 源 自 耦 調(diào) 壓 器溫 度 變 送 器管 式 電 阻 爐熱 電 偶記 錄 儀溫 度 T 圖 電阻爐溫度特性測量原理框圖 根據(jù)實驗側(cè)得得對象特性曲線如圖 ： BPA0 . 7 6 . 0 53 0 01 5 0圖 對象特性曲線 根據(jù)圖 ，階躍輸入幅值為 30，則增益 K可按下式求?。? 530 150300)0()( ?????? U yyK Δ () 時間常數(shù) T及延遲時間τ可用作圖法確定 :在圖 線的拐點 P做切線，切線與時間軸交于 A點，而與特性曲線穩(wěn)態(tài)值的漸近線交于 B點，則 OA對應(yīng)延遲時間τ， AB對應(yīng)時間常數(shù) T。對象特性曲線對應(yīng)的傳遞函數(shù)為： seTsKsG ???? 1)( () 這種近似方法擬合精度較差但方法簡單，但方法簡便，而且實踐 表明它可以成功地應(yīng)用于 PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定。 在有了 K、 T、τ三個數(shù)據(jù)，即可按照表 ，計算出過程呈 4： 1衰減時的控制器參數(shù)。 表 （ 4： 1衰減） 控制器類型 控制器參數(shù) δ /% Ti/min TD/min P %100)/( 00 ?Tk ? — — PI %100)/( 00 ?Tk ? — PID %1 0 0)/( 00 ?TK τ 2τ 本設(shè)計采用的是 PID控制器，各參數(shù)計算如下： %%100)(%100)/(% 00 ??????? TK τ? m ???? ?iT m ???? ?dT 電阻爐溫度控制系統(tǒng)的組成 根據(jù)電阻爐以及被控對象（溫度）的特點，本設(shè)計電阻爐溫度控制系統(tǒng)是單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （ 1）信號在各個單元之間的傳遞是單向的，即各單元的輸入信號可以影響輸出信號，但輸出信號對輸人信號 無反作用。 （ 2）電阻爐溫度控制系統(tǒng)是負(fù)反饋控制系統(tǒng)，即反饋信號與給定信號相減以獲得偏差信號。 （ 3）信號的傳遞在系統(tǒng)中形成閉合回路，因此電阻爐控制系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)。 （ 4）控制器發(fā)出的指令是由偏差信號產(chǎn)生的，所以自動控制系統(tǒng)是一個由偏差信號驅(qū)動的系統(tǒng)。 基于 DDZ— Ⅲ型儀表設(shè)計的溫度控制系統(tǒng) 基于 DDZ— Ⅲ型儀表設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖如圖 所示： D T L 調(diào) 節(jié) 器 D K J 執(zhí) 行 器 自 耦 調(diào) 壓 器 管 式 電 阻 爐熱 電 偶溫 度 變 送 器e+溫 度 T給 定 DDZ— Ⅲ型儀表的電阻爐溫度控制系統(tǒng)方框圖 （ 1）熱電偶： 熱電偶是敏感元件 ，它由兩種不同的導(dǎo)體 A 和 B 連接在一起，構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)兩個連接點 1 與 2 的溫度不同時，由于熱電效應(yīng)回路中就會產(chǎn)生零點幾到幾十毫伏的熱電動勢，記為ABE 。接點 1 在測量時被置于測場所，故稱為測量端或工作端。接點 2則要求恒定在某一溫度下稱為參考端或自由端，如圖 。 實驗證明，當(dāng)電極材料選定后，熱電偶的熱電動勢僅與兩個接點的溫度有關(guān)，即： ? ? dtSttdE AdAB ??21 , 式（ ） 比例系數(shù) ABE 稱為熱電動勢率，它是熱電偶最重要的特征量。當(dāng)兩接點的溫度分別為 1t ， 2t 時，回路總的熱電動勢為： ? ? ? ? ? ?? ??? 12 2121, tetedtSttE ABABABAB 式（ ） 式中 ? ?1teAB ， ? ?2teAB 分別為接點的分熱電動勢。對于已選定材料的熱電偶 ，當(dāng)其自由端溫度恒定時， ? ?2teAB 為常數(shù)，這樣回路總的熱電動勢僅為工作溫度 t1的單值函數(shù)。所以，通過測量熱電動勢的方法就可以測量工作點的實際溫度。 AB工作端
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