【導(dǎo)讀】初步探討冷藏庫(kù)的溫度變化規(guī)律，找到最佳測(cè)控方案。也就是說(shuō)通過(guò)對(duì)冷。然后由單片機(jī)為下位機(jī)對(duì)壓縮。機(jī)、冷凝器液體回路的電磁閥雙重控制，二者組成高可靠冷藏庫(kù)溫度測(cè)控系統(tǒng)，使得冷藏庫(kù)溫度分布均勻，提高產(chǎn)品冷藏的質(zhì)量。為了便于觀察測(cè)量的溫度，該系統(tǒng)還利用Pc機(jī)作為上位機(jī)集中顯示溫度值和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。第1天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，針對(duì)課題查閱技術(shù)資料。第2天：確定設(shè)計(jì)方案。要求對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、比較、論證，畫出方。框圖，并簡(jiǎn)述工作原理。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第5天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式。規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅不少于6000字。齊懷琴，高精度溫度測(cè)量?jī)x的研究．電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，20xx.李福良，基于模擬比較技術(shù)的高精度測(cè)溫方法．自動(dòng)化與儀器儀表，的兩個(gè)最佳放置位置。送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)顯示。

　　

【正文】 樣、數(shù)字濾波 4數(shù)據(jù)處理 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 23 5越限處理 6 PID 運(yùn)算 本設(shè)計(jì)的要求是能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)溫并顯示所測(cè)得溫度以及根據(jù)要調(diào)節(jié)的溫度，使用一定的算法 使所控制的溫度和所調(diào)節(jié)的相符。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)控制系統(tǒng)工作由實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)時(shí)決策，實(shí)時(shí)控制組成，將程序分解成模塊來(lái)處理： (1)主程序：主程序只需要進(jìn)行一些 AT89C52 本身的初始化，然后等待中斷的產(chǎn)生。初始 化包括中斷允許寄存器 m 的設(shè)置，對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)口的設(shè)定， TD 初始化，等待中斷。 (2)T0 中斷服務(wù)程序 T0 中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，讀入采樣數(shù)據(jù)，數(shù)字濾波， 越限溫 度報(bào)警和越限處理，計(jì)算等。從 T0 中斷服務(wù)程序中，還需要用到一系列的子程序。如溫 度采樣值的子程序，數(shù)字濾波子程序，限處理子程序，計(jì)算子程序，標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序和溫度顯示程序。 通常，溫度控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實(shí)測(cè)溫度對(duì)設(shè)定溫度的偏差值， 然后對(duì)偏差值處理而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。由于不同的制冷系統(tǒng)的特點(diǎn)不同，因此，必須根據(jù)各自的特點(diǎn)采用不同的控制算法，以準(zhǔn)確控制蒸發(fā)器的過(guò)熱度，使系統(tǒng)在任何情況下均處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。一般地， PID 控制算法分為常 規(guī) PID 控制和模糊 PID 控 制。 PID控制算法 1．控制原理 常規(guī) PID 控制是一種線 性 控制，如圖 41 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 24 圖 41 PID 控制原理圖 在制冷控制中，根據(jù)給定溫度值 r(t)與實(shí)際輸出溫度值 c(t)構(gòu)成控制偏差e(t)=r(t)c(t)，然后將偏 差按比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)，通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量 , 控 制 控 被控對(duì)象?？刂埔?guī)律是： 其中： Kp為比例系數(shù)； Ti為積分時(shí)問： Td 為微分時(shí)間 。 對(duì)于制冷機(jī)來(lái)說(shuō)，采用變 頻 器 來(lái) 控 制 ， 因 此 其 PID 控 制 規(guī) 律 可 采用 PID 增量 式 離 散方程 ,Au(k)=u(k)u(k1)=Kp{e(k)e(k1)+T*e(k)/Ti+Td*[e(k)2e(k1)+e(k2)]} 其中： K 為采樣序號(hào)； u(k)為第 k 次時(shí)計(jì)算機(jī)輸出值： e（ k） 為第 k次采樣輸入偏差值 e(k1)為第 k一 1次采樣輸入偏差值。 把測(cè)得的庫(kù)房溫度，與設(shè)定溫度對(duì)比，便可以得到二者的偏差；然后經(jīng)過(guò)PID 運(yùn)算，得到控 制器的輸出量，驅(qū)動(dòng)變頻器改變壓縮機(jī)的功率，也就是說(shuō)改變蒸發(fā)器液化量。 2 PID 參數(shù)的整定 控制系統(tǒng)質(zhì)量的好壞取決于控 制器與被控對(duì)象之間的特性配合是否恰當(dāng)。因此PID 控制器的 參數(shù)應(yīng)由被控對(duì)象一蒸發(fā)器的特性來(lái)確定。由于蒸發(fā)器是一個(gè)多參 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 25 數(shù)、強(qiáng)藕合，大慣性的對(duì)象，因此可將其看成一階慣性延遲對(duì)象，應(yīng)滿足： G(s)=Ke– 170。186。/(1+To) 其中： Ts 為蒸發(fā)器的時(shí)間常數(shù)，由于被控對(duì)象中有儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，對(duì)于突變的輸入，其輸出不能 立即復(fù)現(xiàn)，因此時(shí)問常數(shù) To 反映了一個(gè)系統(tǒng)自平衡過(guò)程時(shí)問的長(zhǎng)短； a為蒸發(fā)器的延遲，表示輸 出量復(fù)現(xiàn)輸入量所需延遲的一段時(shí)間；為蒸發(fā)器的增益， Ke反映了對(duì)象的自平衡性； s為拉普 拉斯變換算子。 蒸發(fā)器的特性參數(shù) T， a,K 將隨著熱負(fù)荷的大小、運(yùn)行工況、制冷劑流動(dòng)狀態(tài)的變化而變化 t可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)，采用反應(yīng)曲線法求得。如下實(shí)驗(yàn)：給壓縮機(jī)一個(gè)速度階躍，蒸發(fā)器的制冷量將對(duì)應(yīng)有一個(gè)響應(yīng)，可以測(cè)褥蒸發(fā)器制冷的響應(yīng)曲線 p8l 然后根據(jù)此響應(yīng)曲線，利用 ColinCoon 公式，計(jì)算得出 T,a,K 分別為： K=A(AT)/AM=(AT2AT1)/(M2M1) T=[t()t()] a=[t() t()/3] 其中： AM 為蒸發(fā)器流量的階躍變化； A(AT)為蒸發(fā)器制 冷量的階躍變化； t()為蒸發(fā)器 響應(yīng)曲線對(duì)應(yīng) 0． 28 的時(shí)間； t()為蒸發(fā)器響應(yīng)曲線對(duì)應(yīng) 0． 632的時(shí)間。最后，利用 ZieglerNichols 方程整定，锝到 PID 控制參數(shù) Kp、 Ti 和Td： Kp=。Ti=2a。Td= 應(yīng)當(dāng)指出，蒸發(fā)器是一個(gè)多參數(shù)相互耦合的系統(tǒng)，各種干擾導(dǎo)致其具有強(qiáng)烈的非線性，因此 在采用帶滯后的一階慣性模型時(shí)，做了一些簡(jiǎn)化并進(jìn)行了線性處理，才得到了 PID 的控制參數(shù)。 PID 控制算法能使蒸發(fā)器特性參數(shù) T,tao， K 在 一定范圍內(nèi)變化時(shí)，仍具有一定的適應(yīng)性，這也是很多制冷系統(tǒng)的制冷量仍采用 PID 控制的原因。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 26 圖 42主程序流程圖 2． T0 中斷服務(wù)程序流程圖 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 27 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 28 圖 43 T0 中斷服務(wù)程序流程 圖 3．?dāng)?shù)據(jù)濾波子程序流程圖 ( 2 C H ) 送 A( 2 C H ) 不 等 于（ 2 D H ）( 2 C H ) （ 2 D H ）( 2 C H ) 不 等 于（ 2 E H ） ?( 2 C H ) （ 2 E H ） ?( 2 C H ) （ 2 D H ）( 2 C H ) 不 等 于（ 2 E H ） ?( 2 C H ) （ 2 E H ） ?Y( 2 C H ) 送2 A H返 回( 2 E H ) 送2 A H( 2 D H ) 送2 A H( 2 E H ) 送2 A H( 2 D H ) 送2 A HNNNN 圖 44 數(shù)據(jù)濾波子程序流程圖 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 29 5 結(jié)論 針對(duì)膠東半島地區(qū)蔬菜、果品、食品冷藏加工企業(yè)很多。我們研制一種基于單片機(jī)冷藏庫(kù)溫 度雙重測(cè)控系統(tǒng)，解決了冷藏庫(kù)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控這項(xiàng)靠人力是難 以完成的任務(wù)，提高了其冷藏的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)。該系統(tǒng)已付諸運(yùn)行近一年，用戶反映效果良好。該系統(tǒng)的使用，不但可以起到節(jié)能，提高生產(chǎn)效率的效果，而且能在相當(dāng)程度上代替管理人員進(jìn)行測(cè)量和控制，以防止人為的失誤從而確保生產(chǎn)的安定性。這可極大地促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)和管理的技術(shù)進(jìn)步，提高其生產(chǎn)的規(guī)?；图s化程度，使其生產(chǎn)上新臺(tái)階。 其市場(chǎng)前景將非常廣闊 ，其原因有①膠東地區(qū)是水果蔬菜之鄉(xiāng)，果菜冷藏加工企業(yè)特多，②絕大多數(shù)企業(yè)急需 91 進(jìn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)冷藏庫(kù)的溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制， ⑨ 少數(shù)己安裝計(jì)算機(jī)監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)的企業(yè)也面 l 臨 系統(tǒng)升級(jí)與技術(shù)改造的問題 ④ 未來(lái)新建企業(yè)也需要上計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 6 參考文獻(xiàn) 【 1】齊懷琴，高精度溫度測(cè)量?jī)x的研究．電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)， 20xx。 【 2】李喜宏，微型節(jié)能保鮮冷庫(kù)【 M】．天津：科技文獻(xiàn)出版社， 20xx． 【 3]3李波，基于 CAN總線冷庫(kù)溫度測(cè)控系統(tǒng)．電子測(cè)量技術(shù)， 20xx． 【 4】李福良，基于模擬比較技術(shù)的高精度測(cè)溫方法．自動(dòng)化與儀器儀表， 20xx． [5】李小波，多點(diǎn)、多分度號(hào)、遠(yuǎn)距離溫度采集和記錄系統(tǒng)．自動(dòng)化與儀表， 20xx【 6】朱華貴，分布式多路遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．樂山師范學(xué) 院學(xué)報(bào)，20xx． 【 7】宋書鋒，基于 PIC單片機(jī)的測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)．儀表技術(shù)， 20xx． 【 8】李愛蓮，基于單片機(jī)的實(shí)用測(cè)溫方法的實(shí)現(xiàn)．嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)應(yīng)用，20xx． 【 9】章云峰，一種基于 1 2C總線的遠(yuǎn)程測(cè)溫系統(tǒng)接口技術(shù)．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，20xx． 【 l0】劉斌，微型冷庫(kù)系統(tǒng)優(yōu)化研究 ， 天津商學(xué)院， 20xx． 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 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