【正文】 本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富，涵蓋了我們大學(xué)的很多專業(yè)課程，讓我們在畢業(yè)之前有機(jī)會(huì)對之前所學(xué)知識有一個(gè)更好的復(fù)習(xí)機(jī)會(huì)。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。如今，它在現(xiàn)代化的工農(nóng)衣國防等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。同時(shí)根據(jù)電機(jī)以及系統(tǒng)的需要，對主電路和控制電路進(jìn)行計(jì)算。輸入順序從最高位開始。鍵盤及顯示電路中，鍵盤輸出信號D、C、B、A（BCD）分別接到8255A的PA口PA3~PA0,鍵選通信號KEYSTROBE（高電平有效），經(jīng)反相器接到80C51的引腳。8155芯片內(nèi)包含有256個(gè)字節(jié)RAM，2個(gè)8位、一個(gè)6位的可編程并行I/O口和1個(gè)14定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。單電源供電，從5~15V均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為10~+10v,電流建立時(shí)間為1us，CMOS工藝，低功耗20MW?？刂齐娐凡捎每煽毓鑱韺?shí)現(xiàn)，雙向可控硅SCR和電路電阻絲串接在交流220V市電回路中，單片機(jī)信號通過光電隔離器和驅(qū)動(dòng)電路送到可控硅的控制端，由端口的高低電平來控制可控硅的導(dǎo)通與斷開，從而控制電阻絲的通電加熱時(shí)間。 ⑦ 主程序和各模塊程序的設(shè)計(jì)完成后，連接成為一個(gè)完整的程序。 ③ 控制算法是微機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，要根據(jù)被控制對象的特性，合理選擇控制算法，以達(dá)到所要求的控制精度。 設(shè)計(jì)軟件部分（1）根據(jù)確定的算法流程圖，分別編寫主程序和各模塊程序。增大微分時(shí)間可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，同時(shí)有利于加快系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減少調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但是系統(tǒng)對抗擾動(dòng)的抑制能力減弱，對擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)。先把控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器置于純比例作用下（），使系統(tǒng)投入運(yùn)行，再把比例度從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，得到4:1衰減過程曲線。（2） 臨界比例度法整定臨界比例度法適用于已知對象傳遞函數(shù)的場合。（2）為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)—自動(dòng)無憂切換，在切換瞬時(shí)，計(jì)算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門開度 ，若采用增量型算法，其輸出對應(yīng)與閥門位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn) 項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到自動(dòng)得的無憂動(dòng)切換。所以在實(shí)際中當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是其增量時(shí)，可采用增量型PID算法。因此在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，必須對式（31）進(jìn)行離散化處理。3. 數(shù)字PID算法（1）模擬數(shù)字算法規(guī)律： （31）對式（31）取拉普拉斯變換，并整理后得到模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為: (32)式中：稱為偏差值，可作為溫度調(diào)節(jié)器的輸入信號，其中為給定值，為被測變量值；為比例系數(shù)；為積分時(shí)間常數(shù)；為微分時(shí)間常數(shù)；為調(diào)節(jié)器的輸出控制電壓信號。它采用溫度傳感器熱電偶將檢測到的實(shí)際爐溫進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再送入計(jì)算機(jī)中，與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差。它結(jié)構(gòu)靈活，不僅可以用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)，而且可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用各種PID的變型，如PI、PD控制及改進(jìn)的PID控制等。但智能控制也有其不足之處，即理論性太強(qiáng)，算法過于復(fù)雜，大多數(shù)方法還僅局限于理論和仿真研究，能在試驗(yàn)裝置上和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的并不多。與模糊控制一樣，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也存在算法復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練比較費(fèi)時(shí)，對訓(xùn)練集的要求也很高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)機(jī)理以及人的知識和經(jīng)驗(yàn)對系統(tǒng)的控制。模糊控制是智能控制較早的形式，它吸取了人的思維具有模糊性的特點(diǎn)，從廣義上講，模糊邏輯控制指的是應(yīng)用模糊集合理論，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的一種控制方式，模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型，是解決不確定性系統(tǒng)控制的一種有效途徑。該算法的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)合適的數(shù)字調(diào)節(jié)器D(z)，使整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，而且要求閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時(shí)間等于被控對象的純滯后時(shí)間。Smith預(yù)估器是得到廣泛應(yīng)用的時(shí)滯系統(tǒng)控制方法，該方法是一個(gè)時(shí)滯預(yù)估補(bǔ)償算法。PID控制器由于具有算法簡單，魯棒性好和可靠性高等特點(diǎn)，因而在實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。溫度傳感器是通過一只熱敏電阻及其放大電路組成，溫度越高其輸出電壓越小。主要完成溫度采集，PID運(yùn)算，產(chǎn)生可控硅的觸發(fā)脈沖。單片機(jī)具有集成度高，運(yùn)算快速快，體積小、運(yùn)行可靠，價(jià)值低廉，因此在過程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用，本文主要介紹單片機(jī)在爐溫控制中的應(yīng)用。溫度控制是許多設(shè)備的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，以利于進(jìn)行工件的加工與處理。給定信號模塊的建模和參數(shù)的設(shè)置方法與單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同。差別在控制電路上。給定信號模塊的建模和參數(shù)的設(shè)置方法與開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同。（一）系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模兩部分。開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)只有一個(gè)給定環(huán)節(jié)，雙擊給定環(huán)節(jié)模塊，打開參數(shù)設(shè)置對話框，設(shè)置參數(shù)。(3)平波電抗器的建模和參數(shù)設(shè)置平波電抗器的類型直接選擇為電感就可以了，其電感值可通過仿真進(jìn)行優(yōu)化。雙擊A相交流電壓源圖標(biāo)，打開電壓源參數(shù)設(shè)置對話框，A相交流電壓源參數(shù)設(shè)置如下，幅值取220V、初相位設(shè)置為0176。系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模兩部分。故。 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為，滿足條件。故=，其結(jié)構(gòu)圖如下所示： 電流調(diào)節(jié)器 (2) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 1） 確定時(shí)間常數(shù)：有則，已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時(shí)間常數(shù)=，故轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件： ，滿足條件。由于主電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min ,因此，測速發(fā)電機(jī)發(fā)出最高電壓為29V，給定電源15V,只要適當(dāng)取反饋系數(shù)α，即可滿足系統(tǒng)要求。輸出端由大功率管驅(qū)動(dòng)，可配接脈沖變壓器觸發(fā)晶閘管。該集成塊由同步過零、鋸齒波形成電路、比較電路、抗干擾鎖定電路、調(diào)制脈沖發(fā)生器、脈沖形成電路、脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路組成。其缺點(diǎn)是移相范圍小于180176。維持電流連續(xù)時(shí)的為=*120/(*209)(2*+)==(mH)式中。 平波電抗器的計(jì)算晶閘管整流器的輸出直流電壓是脈動(dòng)的，為了限制整流電流的脈動(dòng)、保持電流連續(xù)，常在整流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。 阻容保護(hù)的原件參數(shù)晶閘管額定電流102050100200500100電容（uf）11電阻（Ω）1008040201052(3)過電流保護(hù) 快速熔斷器是最簡單有效的過電流保護(hù)器件，與普通熔斷器相比，具有快速熔斷的特性，在發(fā)生短路后，熔斷時(shí)間小于20毫秒，能保證在晶閘管損壞之前自身熔斷，避免過電流損壞晶閘管。（1）交流側(cè)過電壓保護(hù)措施 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R(Ω)和電容C（uf）的串聯(lián)支路進(jìn)行保護(hù)，對于大電容的的晶閘管裝置， 交流側(cè)阻容吸收保護(hù) 電容值 C=6Iem(uf)=6**式中S變壓器容量（KVA）； U2變壓器二次相電壓有效值（V）；Iem變壓器勵(lì)磁電流百分?jǐn)?shù)，對于10~100KVA的變壓器，一般為10%~4%；電阻值 RC=5U21/I21=5*120/=非線性電阻保護(hù)方式主要硒堆和壓敏電阻的過電壓保護(hù)。(2)額定電流IT(AV)的選擇，晶閘管是一種過載能力較小的元件，選擇額定電流時(shí)，應(yīng)留有足夠的裕量，~2倍的安全裕量。裕量，故cosαmin=,由電機(jī)參數(shù)可知UN=230V,代入公式計(jì)算出U2U2=(1~)=~取U2=120V,變比K===(2) 一次、二次側(cè)電流計(jì)算一次側(cè)電流：= 考慮變壓器自身的勵(lì)磁電流時(shí)，查表知，一次相電流計(jì)算系數(shù)KIL=，由電機(jī)參數(shù)可知=209A,代入公式計(jì)算出=**209/=二次側(cè)電流：I2=KIVIdN 查表知，二次相電流計(jì)算系數(shù)KIV=，一般取整流器額定直流電流ID=IN，由電機(jī)參數(shù)知IN=209A,代入公式算出I2=*209=(3)變壓器容量的計(jì)算變壓器一次、二次繞組相數(shù)m1=m2=3一次容量：S1=m1U1I1 =3*220*=二次容量：S2=m2U2I2=3*120*=平均電容：S=(+)/2= 晶閘管元件的選擇晶閘管的選擇主要是根據(jù)整流器的運(yùn)行條件，計(jì)算晶閘管電壓、電流值，選出晶閘管的型號規(guī)格，在工頻整