課程設(shè)計(jì)--爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-25 19:04 本頁(yè)面
【正文】 二○一三～二○一四 學(xué)年第 一 學(xué)期信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課程名稱： 計(jì)算機(jī)控制與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 二○一三年 十一 月 一、 設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)要求爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)爐溫控制系統(tǒng)，對(duì)象的傳遞函數(shù)： ，爐子為電爐結(jié)構(gòu)，單相交流220V供電。溫度設(shè)定值：室溫~100℃，可以任意調(diào)節(jié)。要求：(1) 畫出電路原理圖，包括：給定值、反饋、顯示的電路及主電路；(2) 闡述電路的工作原理；(3) 采用對(duì)象為大滯后的算法，求出u(k)。(4) 定出閉環(huán)數(shù)學(xué)控制的程序框圖。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)分析（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在工業(yè)化生產(chǎn)中，需要有大量的加熱設(shè)備，如用于熔化金屬的坩堝爐、用于熱處理的加熱爐，以及各種不同用途的反應(yīng)爐，加熱爐，溫度控制成為制約工業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，用于工業(yè)生產(chǎn)中爐溫控制的微機(jī)控制系統(tǒng)更加成熟。實(shí)踐證明，它具有功能強(qiáng)、精度高，經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，無(wú)論在提高產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品數(shù)量，能源環(huán)保，還是改善勞動(dòng)條件等方面都顯示出無(wú)比的優(yōu)越性。該系統(tǒng)以MCS51單片機(jī)為核心構(gòu)成一個(gè)爐溫控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有對(duì)電爐溫度的實(shí)時(shí)控制，定時(shí)檢測(cè)和調(diào)節(jié)，溫度數(shù)據(jù)顯示并打印，存儲(chǔ)必要的信息等功能。由外部操作鍵盤，輸入給定數(shù)值，進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定，并可以根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)之間的切換。本系統(tǒng)主要由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)主機(jī)板、晶閘管主電路及電氣控制、溫度檢測(cè)與信號(hào)放大模塊、數(shù)字控制與同步觸發(fā)模塊等部分組成。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)主機(jī)板采用模塊式結(jié)構(gòu)，功口線和各信號(hào)設(shè)計(jì)成總線形式，應(yīng)用系統(tǒng)的各部分都通過(guò)總線插座方便地與單片機(jī)接口。Ⅰ.典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)通常由下圖（a）所示的幾部分組成，其中調(diào)節(jié)器 由微型機(jī)來(lái)完成。圖a 單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Ⅱ.給定信號(hào)如何給計(jì)算機(jī) 溫度給定值可以通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤輸入（鍵盤與單片機(jī)連接），也可以通過(guò)數(shù)學(xué) 表達(dá)式由程序自動(dòng)設(shè)定，還可以用撥碼盤，一般撥碼盤常用于過(guò)程控制的控制柜 （化工企業(yè)）。 為了便于討論，本設(shè)計(jì)假定由人工鍵盤輸入溫度給定值。Ⅲ.溫度的監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié) 理想的情況是采用A/D 轉(zhuǎn)換器作為輸入通道，當(dāng)精度要求不高時(shí)，可以半導(dǎo) 體熱敏電阻測(cè)量溫度，和通過(guò)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)和輸 入。用熱敏電阻也是一種常用的方式。熱敏電阻作為半導(dǎo)體的效果往往決定于環(huán) 境和計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序配合的結(jié)果。 可以采用溫度范圍為 0～120℃的熱敏電阻來(lái)構(gòu)成所需要的電路，不用熱電偶的原因是：因?yàn)闊犭娕荚诘蜏囟尉€性差，它只是在高溫段準(zhǔn)確。 （二）控制方案 本系統(tǒng)中把可控硅和電阻爐溫度變送器統(tǒng)一稱為被控對(duì)象。電阻爐系統(tǒng)是個(gè)自衡系統(tǒng)，可以近似為一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)和一個(gè)延遲環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)可以表示為：Gp(s)=K1+T1seτs 在檢測(cè)的基礎(chǔ)上，我們采用數(shù)字?jǐn)?shù)字控制器直接設(shè)計(jì)的方法，把爐內(nèi)溫度控制的設(shè)定值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，是靜態(tài)誤差最小。理論分析和實(shí)踐證明電阻爐是一個(gè)具有自平衡能力的對(duì)象，可以用一個(gè)
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