【正文】 通過這次課程設(shè)計(jì)，我充分鍛煉了自己的能力，包括查閱資料的能力，設(shè)計(jì)能力，與同學(xué)相互探討的能力。設(shè)計(jì)過程中的方案選擇和參數(shù)設(shè)定使我進(jìn)一步深刻認(rèn)識(shí)到算法的控制對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的重要作用。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門專業(yè)課程，也是實(shí)用性很強(qiáng)的一門課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，因此在教學(xué)中占據(jù)著十分重要的地位，所以這次的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)就顯得十分重要。w39。)。set(0,39。)。zoh39。close all。設(shè)系統(tǒng)的采樣周期為T，在t=kT時(shí)刻進(jìn)行采樣，式中e(k)：根據(jù)本次采樣值所得到的偏差； e（k1）：由上次采樣所得到的偏差。若值過大時(shí)，則達(dá)不到積分分離的目的；若值過小，則一旦被控量無法跳出個(gè)積分分離區(qū)，只進(jìn)行PD控制，將會(huì)出現(xiàn)殘差，為了實(shí)現(xiàn)積分分離，編寫程序時(shí)必須從數(shù)字PID差分方程式中分離出積分項(xiàng)，進(jìn)行特殊處理。綜合以上分析，： 系統(tǒng)總電路圖5 積分分離PID算法 積分分離PID算法原理在一般的PID控制中，當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變給定值時(shí)，由于此時(shí)有較大的偏差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，故在積分項(xiàng)的作用下，往往會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時(shí)間的波動(dòng)。1LSB，參考電壓為(+10?/span10)V，供電電源為(+5～+15)V，邏輯電平輸入與TTL兼容。DAC0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器。 8位A/： ADC0809管腳圖 DAC0832芯片功能D/A轉(zhuǎn)換器的功能是把二進(jìn)制數(shù)字量電信號(hào)轉(zhuǎn)換為與其數(shù)值成正比的模擬量電信號(hào)。1/2LSB，采用28腳雙立直插式封裝，ADC0809由8通道模擬開關(guān)、通道選擇邏輯、8位A/D轉(zhuǎn)換器及三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。同時(shí)，系統(tǒng)工作過程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，不受系統(tǒng)掉電或斷電等突發(fā)情況的影響。由以上分析控制過程，：顯示電路鍵盤控制電爐傳感器數(shù)據(jù)采集控制電路計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：開始系統(tǒng)初始化設(shè)置數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換求出溫度值信號(hào)比較PID調(diào)節(jié)可控硅調(diào)節(jié)加熱爐 程序的主流程圖4 硬件選擇控制芯片采用8051，要求傳感器測量的電壓范圍和可控硅控制器的電壓在05℃，所以A/D與D/A轉(zhuǎn)換芯片采用ADC080和9DAC0832。但溫度測量范圍從。但溫度測量范圍從。由于熱電偶屬于非線性器件，因此每個(gè)溫度值都必須通過分度表，查表才能獲得，這給軟件編程和數(shù)據(jù)處理增加了難度。由電阻網(wǎng)絡(luò)講電流信號(hào)變成電壓信號(hào)，送入A/D轉(zhuǎn)換器，通過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所檢測到的電壓信號(hào)和爐溫給定值的電壓信號(hào)送入計(jì)算機(jī)程序中作比較，得出給定值與實(shí)際值之間的偏差，并與β進(jìn)行比較，從而確定算法。 設(shè)計(jì)任務(wù)1．設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，畫出框圖；2．編寫積分分離PID算法程序，從鍵盤接受Kp、Ti、Td、T及β的值；3．計(jì)算機(jī)仿真被控對(duì)象，編寫仿真程序；4．通過數(shù)據(jù)分析β改變時(shí)對(duì)系統(tǒng)超調(diào)量的影響。采用單片機(jī)進(jìn)行爐溫控制，具有電路設(shè)計(jì)簡單、精度高、控制效果好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科技進(jìn)步等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。5. 撰寫設(shè)計(jì)說明書。XXX理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： xxx 工作單位： 自動(dòng)化學(xué)院 題 目: 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)初始條件：被控對(duì)象為電爐，采用熱阻絲加熱，利用大功率可控硅控制器控制熱阻絲兩端所加的電壓大小，來改變流經(jīng)熱阻絲的電流，從而改變電爐爐內(nèi)的溫度。課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括：設(shè)計(jì)任務(wù)及要求；方案比較及認(rèn)證；系統(tǒng)濾波原理、硬件原理，電路圖，采用器件的功能說明；軟件思想，流程，源程序；調(diào)試記錄及結(jié)果分析；參考資料；附錄：芯片資料，程序清單；總結(jié)。本文主要介紹了利用8051為主控制電路實(shí)現(xiàn)的爐溫調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的功能，硬件組成以及軟件設(shè)計(jì)，利用熱電偶采集溫度信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化后與給定信號(hào)送入微機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)分析控制算法，信號(hào)再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后控制調(diào)節(jié)可控硅控制器來改變爐內(nèi)的溫度。5. 撰寫設(shè)計(jì)說明書。計(jì)算得到的控制量輸出給可控硅控制器，改變可控硅的導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)壓的目的，是電阻絲兩端的電壓增大或較小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。方案二采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它的最高分辨率為12位。方案一這種系統(tǒng)具有測量溫度范圍可以從零下一百度到早上千攝氏度，而且有很多熱電偶精度非常高這是這種測量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，測量的電爐溫度0－300℃，綜合考慮選擇方案一。爐溫控制在0－300℃內(nèi)，因此采用鎳鉻銅鎳熱電偶，同時(shí)選用運(yùn)算放大器將信號(hào)放大。8051單片機(jī)內(nèi)部有128 B的RAM存儲(chǔ)器，不夠本系統(tǒng)使用，因此，采用6264(8 kB)的RAM作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯，該部分的功能是實(shí)現(xiàn)8選1操作，通道選擇信號(hào)C、B、A對(duì)應(yīng)8個(gè)通道。常用D/A轉(zhuǎn)換器為DAC0832芯片。能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。在DAC0832中有兩級(jí)鎖存器，第一級(jí)鎖存器稱為輸入寄存器，它的允許鎖存信號(hào)為ILE，第二級(jí)鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號(hào)也稱為通道控制信號(hào) /XFER。特別對(duì)于溫度等變化緩慢的過程，這一現(xiàn)象更為嚴(yán)重，為此，可采用積分分離措施，即偏差較大時(shí)，取消積分作用；當(dāng)偏差較小時(shí)才將積分作用投入。 PID算法介紹在模擬控制系統(tǒng)中，PID算法的表達(dá)為： u：調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；e：偏差信號(hào)；K：調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；TI：調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間；TD：調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間。由以上可得： 式中，T為采樣時(shí)間，項(xiàng)為積分項(xiàng)的開關(guān)系數(shù)： 積分分離PID控制算法程序框圖 系統(tǒng)仿真被控對(duì)象為：采用simulink仿真，通過simulink模塊實(shí)現(xiàn)積分分離PID控制算法。ts=2。)。 %求sys多項(xiàng)式模型參數(shù)kp=20。ShowHiddenHandles39。set(gca,39。)。這是一次很好的鍛煉自己設(shè)計(jì)電路的的機(jī)會(huì)，會(huì)使大家提高動(dòng)手和動(dòng)腦的能力。在調(diào)節(jié)Kp、Ti、Td、T及β的值時(shí)讓我們知道了細(xì)小的偏差會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，這要求我們有相當(dāng)厚實(shí)的理論基礎(chǔ)，并能很好地運(yùn)用到實(shí)際中去。也從課程設(shè)計(jì)中體會(huì)到了書本的知識(shí)真的很局限，它只是老師將我們帶進(jìn)去的一門工具，真要達(dá)到了學(xué)以致用必須要不斷的充實(shí)自己，學(xué)習(xí)各方面的知識(shí)，不要局限在一本書上，從而真正達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的。我們運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真驗(yàn)證，能很準(zhǔn)確地為我們改動(dòng)參數(shù)提供依據(jù)，同時(shí)也讓我們對(duì)Matlab軟件進(jìn)行了又一步的學(xué)習(xí)，再次熟練運(yùn)用Matlab。本次課程設(shè)計(jì)使我了解了微機(jī)控制中PID積分分離法的基本概念及其對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)應(yīng)用，通過對(duì)初步知識(shí)的了解，對(duì)系統(tǒng)各種方案的比較，進(jìn)一步了解了微機(jī)控制系統(tǒng)的合理性和實(shí)用性。心得與體會(huì) 電阻爐在化工、冶金等行業(yè)應(yīng)用廣泛，溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是