【正文】 人們發(fā)現(xiàn)基地式儀表的結(jié)構(gòu)不夠靈活，不如將儀表按功能劃分， 制定若干種能獨(dú)立完成一定功能的標(biāo)準(zhǔn)單元，各單元之間以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相互聯(lián)系，這樣儀表的精度可以提高。 第三階段 :微機(jī)控制階段。 溫度微機(jī)控制系統(tǒng)控制方案 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了工業(yè)控制系統(tǒng)的進(jìn)步，而現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，人工智能技術(shù)的深入研究，為控制系統(tǒng)的理論領(lǐng)域增加了新的內(nèi)容。 數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)方案是一種根據(jù)模擬設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)換而來(lái)的設(shè) 計(jì)方案。數(shù)字控制器的參數(shù)整定方法有擴(kuò)充臨界比例度法和擴(kuò)充響應(yīng)曲線法等。 數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方案清晰明了，采樣周期的選擇范圍擴(kuò)大，在一定條件上，能獲得較好的控制品質(zhì)。它是通過(guò)數(shù) 學(xué)方法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析綜合。該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題可以嚴(yán)格證明，性能指標(biāo)能定量分析，得到的控制品質(zhì)較好。它避開(kāi)了建立精確的數(shù)學(xué)模型和用常規(guī)控制理論進(jìn)行定量計(jì)算與分析的困難性。 (2) 智能控制具 有信息處理和決策機(jī)構(gòu)，它實(shí)際上是對(duì)人神經(jīng)結(jié)構(gòu)或?qū)＜覜Q策機(jī)構(gòu)的一種模仿。 (5) 智能控制器具有總體自尋優(yōu)的特點(diǎn)。其中包括：一般數(shù)據(jù)分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理、建模和系統(tǒng)控、制和優(yōu)化等應(yīng)用程序，并將應(yīng)用程序和圖形基于便于使用的集成環(huán)境中，在此環(huán)境下所接問(wèn)題的 Matlab 語(yǔ)言表達(dá)形式和其數(shù)學(xué)表達(dá)形式相同，不需要按傳統(tǒng)的方法編程并能夠進(jìn)行并能夠進(jìn)行高效率和富有創(chuàng)造性的計(jì)算，同時(shí)提供了與其他高級(jí)語(yǔ)言的接口，是科學(xué)研究和工程應(yīng)用必備的工具。 第二章 被控對(duì)象及控制策略 控制系統(tǒng) 意味著通過(guò)它可以按照所希望的方式保持和改變 機(jī)器 、 結(jié)構(gòu) 或其他 設(shè)備內(nèi)任何感興趣或可變化的 量 。設(shè)計(jì)目的是要對(duì) 它的溫度進(jìn)行控制，達(dá)到調(diào)節(jié)時(shí)間短、超調(diào)量為零且穩(wěn)態(tài)誤差在 177。然而，對(duì)于二階不振蕩系統(tǒng)，通過(guò)參數(shù)辨識(shí)可以降為一階模 型。 給定輸入階躍信號(hào) 250℃ ，用溫度計(jì)測(cè)量電烤箱的溫度，每半分鐘采一次點(diǎn)，實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)如下表 21： 表 21 烤箱模型的溫度數(shù)據(jù) 時(shí)間 t(m) 0 溫度 T(℃ ) 20 31 52 78 104 126 148 168 182 198 210 225 238 250 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的烤箱溫度數(shù)據(jù) CohnCoon 公式如下： MCK ??? / )( ttT ?? )31( 6 tt ??? (22) △ M系統(tǒng)階躍輸入； △ C系統(tǒng)的輸出響應(yīng) △ C 時(shí)的時(shí)間（分） △ C 時(shí)的時(shí)間（分） 從而求得 K=, T=144s ,τ =30s 所以電烤箱模型為： )(30???seSGs 控制策略 將感測(cè)與轉(zhuǎn)換輸出的訊號(hào)與設(shè)定值做比較，用輸出信號(hào)源（ 210V 或 420mA）去控制最終控制組件。即當(dāng)我們不完全了解系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)的參數(shù)的時(shí)候，便最適合用 PID 控制技術(shù)。其控制器輸出與輸入誤差訊號(hào)成比例關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。 （ D）控制 在微分控制中，控制器的輸出和輸入誤差訊號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例加微分的控制器，就能夠提前使克服誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)數(shù)，從而避免了被控制量的嚴(yán)重的沖過(guò)頭。在實(shí)際應(yīng)用中，許多被控過(guò)程機(jī)理復(fù)雜，具有高度非線性、時(shí)變不確定性和純滯后等特點(diǎn)。 2. 在線調(diào)整：實(shí)際系統(tǒng)中在 PID 控制器輸出電流信號(hào)裝設(shè)電流表，調(diào) P 值觀察電流表是否有一定的周期在動(dòng)作，利用 ZieglerNichols 把 PID 求出來(lái)， PID 值求法與Relay feedback 一樣 [9]。 PID 調(diào)整方式 圖 31 PID 調(diào)整方式 PID 調(diào)整方式 有轉(zhuǎn)移函數(shù) 無(wú)轉(zhuǎn)移函數(shù) 系統(tǒng)辨識(shí)法 波德圖 根軌跡 Relay feedback 在線調(diào)整 如圖 32 所示 PID 調(diào)整方式分為有轉(zhuǎn)函數(shù)和無(wú)轉(zhuǎn)移函數(shù)，一般系統(tǒng)因?yàn)椴恢D(zhuǎn)移函數(shù)，所以調(diào) PID 值都會(huì)從 Relay feedback 和在線調(diào)整去著手。 轉(zhuǎn) 移 函 數(shù)1受 控 系 統(tǒng)P I D 控 制 系 統(tǒng)+輸 出命 令sTsTK DsP?? 11( 圖 32 由系統(tǒng)辨識(shí)法辨識(shí)出轉(zhuǎn)移函數(shù) 針對(duì)無(wú)轉(zhuǎn)移函數(shù)的 PID 調(diào)整法 在一般實(shí)際系統(tǒng)中，往往因?yàn)檫^(guò)程系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)要找出，之后再利用系統(tǒng)仿真找出 PID 值，但是也有不需要找出轉(zhuǎn)移函數(shù)也可調(diào)出 PID 值的方法，以下一一介紹。１做模擬），如下圖 35 所示。 在線調(diào) 整法在計(jì)算機(jī)做仿真 Step 1:以 MATLAB 里的 Simulink 繪出反饋方塊，如下圖 38 所示 圖 38 反饋方塊圖 PID 方塊圖內(nèi)為： 圖 39 PID 方塊圖 Step 2:將 Td 調(diào)為 0， Ti 無(wú)限大，讓系統(tǒng)為 P 控制，如下圖 310 所示： 圖 310 PID 方塊圖 Step 3：調(diào)整 KP使系統(tǒng)震蕩，震蕩時(shí)的 KP即為臨界增益 KU，震蕩周期即為 TV。 上表 32 解法可有以下 2 種： 解一：如下圖 313 中可先觀察系統(tǒng)特性曲線圖，辨識(shí)出 a 值。由于本設(shè)計(jì)中 PID 參數(shù)的整定主要是基于系統(tǒng)辨識(shí)及 ZieglerNichols 調(diào)整法則，所以在此不用波德圖法及根軌跡法。 總 結(jié) PID 調(diào)節(jié)器從問(wèn)世至今已歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，在這幾十年中，人們?yōu)樗陌l(fā)展和推廣做出了巨大的努力，使之成為工業(yè)過(guò)程控制中主要的和可靠的技術(shù)工具。第二章簡(jiǎn)單介紹了被控對(duì)象和幾種控制方案，在第三章中介紹了 PID 參數(shù)整定的幾種方法，并各舉一例予以說(shuō)明，主要有 Relay feedback 法，在線調(diào)整法以及系統(tǒng)辨識(shí)法，波得圖法及根軌跡法不做研究以及電烤箱在 MATLAB 中的 PID 控制結(jié)構(gòu)圖以及其仿真結(jié)果，得到在加入干擾信號(hào)后的系統(tǒng)的 PID 能較好的抑制這種干擾，并在干擾過(guò)后能很快恢復(fù)到目標(biāo)值。從拿到設(shè)計(jì)題目到最后成設(shè)計(jì)并定稿，其間經(jīng)歷了翻閱相關(guān)資料、熟 悉基礎(chǔ)知識(shí)、學(xué)習(xí)鞏固 MATLAB 軟件的使用，到開(kāi)始寫(xiě)論文以及最后的修改和裝訂成冊(cè)這幾個(gè)階段。這些不僅僅鞏固了我以前所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且使我接觸了許多以前沒(méi)接觸過(guò)的新知識(shí)，大大地?cái)U(kuò)寬了我的知識(shí)面?？偟恼f(shuō)來(lái)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我在各方面都有了很大的進(jìn)步。 外文文獻(xiàn) Introduction MATLAB is a highlevel technical puting language and interactive environment for algorithm development, data visualization, data analysis, and numeric putation. Using MATLAB, you can solve technical puting problems faster than with traditional programming languages, such as C, C++, and Fortran. You can use MATLAB in a wide range of applications, including signal and image processing, munications, control design, test and measurement, financial modeling and analysis, and putational biology. Addon toolboxes (collections of specialpurpose MATLAB functions, available separately) extend the MATLAB environment to solve particular classes of problems in these application areas. MATLAB provides a number of features for documenting and sharing your work. You can integrate your MATLAB code with other languages and applications, and distribute your MATLAB algorithms and applications. Software Introduction The MATLAB174。. ?C shared libraries (dynamically linked libraries, or DLLs, on Microsoft Windows) and C++ static libraries. These can be used without MATLAB on the enduser’s system. ?Excel patible plugins ?COM (Component Object Model) objects. Differences Between C++ and MATLAB Most MATLAB expressions translate into C++ with no effort — very often the MATLAB and C++ are identical. There are some differences in syntax, of course, but it is important to realize that the C++ interface is substantially the same as the Mfile interface. Introducing mbuild The MathWorks utility, mbuild, lets you customize the configuration and build process. The mbuild script provides an easy way for you to specify an options file that lets you ? Set your piler and linker settings ? Change pilers or piler settings ? Switch between C and C++ development ? Build your application The MATLAB Compiler (mcc) automatically invokes mbuild under certain conditions. In particular, mcc m or mcc p invokes mbuild to perform pilation and linking. COM ponents Component Object Model (referred to COM) is a software architecture that allows applications software from different manufacturers to build ponents. Generally speaking, application software source code is usually piled by the static link from the binary executable code. Due to the lack of the necessary standards, the code once piled, it will be difficult to carry out the expansion of development. Even if the same software, you want to expand the development of existing applications, will also face restrictions on the programming language patibility. COM is different from the traditional structure of a new type of software. COM technology to solve a basic problem is how to design a system to allow different software developers in dif