計算機控制實例ppt課件(已修改)
2025-05-16 12:10 本頁面
【正文】 材料工程 計算機技術應用 材料物理與化學系 第四章、材料制備計算機控制應用實例 第四章、材料制備計算機控制應用實例 . . . . . . ? 控制系統(tǒng)由單片機、外圍電路、雙向可控硅和電阻爐四部分組成。 單片機 數(shù)字顯示器 設置按鍵 信號放大 A/D轉(zhuǎn)換器 交流電源 熱電偶信號 觸發(fā)電路 同步電路 電 阻 爐 雙向可控硅 加熱元件 存 儲器 ? 單片機采用 MCS— 51系列 Intel8031 ； ? 存儲器包括 8K字節(jié)的只讀存儲器和 8K字節(jié)的隨機存儲器。只讀存儲器中存放控制程序、數(shù)據(jù)表格等，隨機存儲器存放采樣數(shù)據(jù)和中間計算過程； ? 數(shù)字顯示器由八位七段 LED顯示器和鎖存器組成，可以同時顯示四位爐溫值和四位設定溫度值； ? 配置了幾個專用設置按鍵，用以設定溫度值和升降溫時間段 ； ? 電阻爐加熱元件采用硅碳棒，爐溫檢測使用鉑 銠鉑熱電偶，溫度檢測控制范圍 0～ 1200℃ 。 ? 熱電偶輸出信號經(jīng)過一個放大電路，使檢測信號與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路輸入信號相匹配（一般是 0～5V）； ? 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路使用多路 12位轉(zhuǎn)換電路，在0～ 1200℃ 測溫范圍內(nèi)分辨率約為 ℃ ； ? 同時對環(huán)境溫度采樣，解決熱電偶冷端溫度補償； ? 溫度控制通過觸發(fā)雙向可控硅導通周期數(shù)調(diào)整供給電阻爐加熱元件供電的單相交流電源功率。 ⑴ 可控硅控制方式 采用檢測交流電源的過零信號，同步觸發(fā)可控硅。通過調(diào)整一定時間內(nèi)可控硅的導通周期個數(shù)，改變加熱元件的功率，達到控制溫度的目的。以八位二進制數(shù)所能表示的最大數(shù) 255作為可控硅控制周期所能導通的最大半周期數(shù)，控制周期時間為2550ms，可控硅最小導同時間是 10ms. t t t t (a) (b) (c) (d) u uL ⑵ 控制算法 依據(jù)溫度控制過程不同的變化階段，采用不同的算法。保溫階段且差值較小時使用 PID算法；升、降溫和有中等差值時采用 PD算法；差值較大時直接采用雙位控制。常規(guī)離散 PID算式為： 若令： KI= KP（ TS / TI ）為積分系數(shù)； KD= KP（ TD／ TS）為微分系數(shù)，則上式可寫為： ?????? ??????? )( 10nnSDniiISnpn eeTTeTTeKp)( 10?????? ? nnDniiInpn eeKeKeKp 根據(jù)遞推原理，可寫出 n一 l次的 PID輸出表達式： 用 PnPn1表示第 n次輸出量的增量算式為： 則第 n次輸出量： 加熱控制的分段算式為： )( 211011 ?????? ???? ? nnDniiInpn eeKeKeKp)()( 2111 ???? ????????? nnnDnInnpnnn eeeKeKee
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