【正文】 所以，在運(yùn)用 SMITH 時一定要保證數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。1)( ??? 從式()中可看出，經(jīng) Smith 補(bǔ)償后，閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程式中不圖 SMITH 補(bǔ)償方框圖圖 輸出模塊電路圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)45再含有純滯后項(xiàng)，說明純滯后被消除了，只是它的輸出響應(yīng)位移了一個純滯后時間。Smith 預(yù)估控制器最早是由 在 1958 年提出來的，這是一個時滯預(yù)估補(bǔ)償算法。在控制系統(tǒng)設(shè)計時，上述不確定性因素會影響系統(tǒng)的動態(tài)特性，處理起來比較麻煩。 對于溫度系統(tǒng)：P（%）2060，I（分）310，D（分） 對于流量系統(tǒng)：P（%）40100，I（分） 對于壓力系統(tǒng)：P（%）3070，I（分） 對于液位系統(tǒng)：P（%）2080，I（分）15 PID 參數(shù)整定順口溜參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查；先是比例后積分，最后再把微分加；曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大；曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳；山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)43曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降；曲線波動周期長，積分時間再加長；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；動差大來波動慢。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。 PID 參數(shù)的整定PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。采用常規(guī) PID 控制器，以一組固定不變的 PID 參數(shù)去適應(yīng)參數(shù)變化、干擾等眾多的變化因素，顯然難以獲得滿意的控制效果。對于 PID 參數(shù)，一般可采用 ZieglerNichols 方法、擴(kuò)充臨界比例法或經(jīng)驗(yàn)試湊法(直接通過調(diào)試 PID 控制算法取經(jīng)驗(yàn)值)，離線地找到一組合適的參數(shù)價 Kp、Ki, Kd，使系統(tǒng)基本接近最佳工況?？刂圃隽俊鱱 (k)的確定僅與最近幾次采樣有關(guān)，所以較容易通過加權(quán)而獲得比較好的控制效果。 (I)由于計算機(jī)輸出增量，所以誤動作時影響較小。這種算法的缺點(diǎn)是，由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關(guān)，計算時要對 e (k)進(jìn)行累加，計算機(jī)運(yùn)算工作量大。在離散控制系統(tǒng)中，PID 控制器采用差分方程表示，有: ())]1()[)()([)(0?????keTdiekeKpuki式中:u (k)一一采樣時刻 k 時的輸出值；e (k)一一采樣時刻 k 時的偏差值；山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)40e (k1)一一采樣時刻 k1 時的偏差值。e(t)變化的作用越強(qiáng)，TD 越小，它反抗。當(dāng) Ti 較小時，則積分作用較強(qiáng)。只有在偏差 e (t) =0 時，它的積分才會為一個常數(shù)，控制作用才是一個不會增大的常數(shù)。這三部分分別是: Kpe(t)在比例部分，比例系數(shù) Kp 越大，則過渡過程越短，控制結(jié)果的靜態(tài)圖 PID 原理框圖圖 輸出模塊電路圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)39偏差也越小。不山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)38過，用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID控制，不是簡單地把模擬PID控制規(guī)律數(shù)字化，而是進(jìn)一步與計算機(jī)的邏輯判斷功能結(jié)合，使PID控制更加靈活，更能滿足生產(chǎn)過程提出的要求。根據(jù)系統(tǒng)的控制特點(diǎn)和溫度變量的特點(diǎn)，我們假設(shè)輸入和輸出的傳遞函數(shù)為下式： ()??eSSG2105???下面以此傳遞函數(shù)為被控對方進(jìn)行數(shù)字PID控制。下一章中，我們將詳細(xì)的介紹本系統(tǒng)的控制算法。send_data(0x2d)。send_data(0x0f)。在一個采樣周期內(nèi)，將u (k) X20的存于VA單元，將100VA的值存于VB單元，然后利用單片機(jī)內(nèi)部中斷源構(gòu)成40ms定時器，每產(chǎn)生一個40 ms定時中斷則使單元的數(shù)減1，直到VA單元的數(shù)為零。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)的軟件設(shè)計34其程序流程圖，如下所示： 開 始S1=S2S1與 S2進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 交換S3=S1S3=S2S4=2返 回YNYYNN S4=1S4=3圖 數(shù)字濾波程序流程圖圖 輸出模塊電路圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)的軟件設(shè)計35 PWM程序設(shè)計本文利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)原理來實(shí)現(xiàn)對溫度箱的加熱功率進(jìn)行連續(xù)控制以得到高精度溫控。針對本系統(tǒng)中通過熱電偶測得的溫度信號，其干擾較小，日。該方法能較好的濾除脈沖干擾。一般來講，不同的方法有不同的適用對象。電阻太大時，濾波器穩(wěn)定性差，電容太大時，體積太大。但在數(shù)字濾波器里只需調(diào)用另一個濾波程序即可。} 數(shù)字濾波程序設(shè)計 數(shù)字濾波是一種數(shù)字處理方法，是由計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，也稱為軟件濾波，它的主要優(yōu)點(diǎn)及方法如下:主要優(yōu)點(diǎn) (1)數(shù)字濾波器是由程序?qū)崿F(xiàn)的，不需增加硬件設(shè)備，而且可以多個輸入通道共川(使用時調(diào)用濾波子程序即可)，因而成本低。//開中斷EX0=1。TL0=0。IT0=0。//把所采集的高位送AD7135_value_l=TL0。while(TI!=1)。 //清收發(fā)標(biāo)志}/***********給液晶傳輸數(shù)據(jù)***************/void LCMwritedate(uchar LCMdata){csh()。//ESC 液晶初始}山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)的軟件設(shè)計29/*************************************/void csh(){TMOD = 0x20。//ESC Q n 液晶清屏幕LCMbusy()。LCMbusy()。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)的軟件設(shè)計28n=0A1H , A2H , A3H , A4H 顯示字符集1 , 2 , 3 , 4。在該命令之后終端接收的字符碼(20HFFH)將顯示該字符集對應(yīng)字符或漢字。3 : 字符方向?yàn)橄蛏?4 : 坐標(biāo)原點(diǎn)為左上角 , 系統(tǒng)坐標(biāo)為(0 , 0)。這種總分設(shè)計方式使得軟件簡單明了，一看便知，并且在調(diào)試起來時也特別方便。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)的軟件設(shè)計243 系統(tǒng)的軟件設(shè)計整個控制系統(tǒng)的軟件包括以下幾部分：溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時采集，電加熱板輸出功率的控制，PID算法的控制，LCD液晶顯示，鍵盤掃描等功能。數(shù)據(jù)格式為每字節(jié)11位:一個啟始位(0),8個數(shù)據(jù)位(先發(fā)D0位),奇偶效驗(yàn)位D8(0)和1個停止位(1)。BUSY也可以連接到用戶單片機(jī)系統(tǒng)的中斷輸入端(例如8051系統(tǒng)中的INT0),當(dāng)BUSY由1變?yōu)?時,產(chǎn)生下降沿中斷,在中斷服務(wù)程序中向終端發(fā)送一個字節(jié)?？紤]到實(shí)際情況，我們最終采用了普通 I/O 口模擬串行口通信，實(shí)際證明此方表 LCD 管腳接線表格圖 輸出模塊電路圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 塑焊機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計22案可行，并且實(shí)驗(yàn)效果比較良好。一般用于電子行業(yè)的 LCD 液晶主要分為兩大類，一類是采用并行方式傳輸數(shù)據(jù)，另外一類是采用串行通信傳輸數(shù)據(jù)。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。1. 判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按圖 矩陣式鍵盤電路圖圖 輸出模塊電路圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 塑焊機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計20下。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。通過 P0 口的 8 位來構(gòu)設(shè) 16 位按鍵。在相當(dāng)程度上可取代傳統(tǒng)的“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器(簡稱“MER”)。SSR 按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不能混用。有些輸入控制電路還具有與 TTL/CMOS 兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能。由于固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)元件，所以它較之電磁繼電器具有工作可靠、壽命長、對外界干擾小、能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強(qiáng)、開關(guān)速度快和使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)施加輸入信號后，其主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)，無信號時呈阻斷狀態(tài)。下圖便為 161 分頻電路： 輸出控制模塊 常見的功率控制有兩種方法，一是調(diào)功，通過控制單位時間內(nèi)加在功率器上的正弦波的波頭數(shù)來控制功率；二是調(diào)相，通過控制可控硅的導(dǎo)通角，來控制導(dǎo)通時加在功率器上的電壓幅值，實(shí)現(xiàn)對功率器件的精確均勻控制，本系統(tǒng)采用方法一來實(shí)現(xiàn)功率控制。需要的結(jié)果是對應(yīng)于參考電壓的積分時間內(nèi)的 CLK 周期數(shù) N , 實(shí)際計數(shù)值比 N 大 10 000 ,將計數(shù)值減去 10 000 即得到所需要的結(jié)果,或者在計數(shù)器賦初值時將 10 000 寫入計數(shù)器,忽略計數(shù)器的溢出即自動得到所需要的結(jié)果。 7135 的 BUSY 信號與積分過程的關(guān)系如下圖所示：圖 7135 與單片機(jī)一般接線圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 塑焊機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計15BUSY 信號正好是兩個積分過程的長度,根據(jù)這個關(guān)系設(shè)計一種簡單接口,如圖 4 (b) 所示。以往使用 7135 是利用它具有多重動態(tài)掃描的 BCD 碼輸出來讀取 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，這樣既費(fèi)時、又占用較多口線?；鶞?zhǔn)電壓也要靠外部電路來提供，并且為單端輸入，基準(zhǔn)電壓值為滿量程的一半。BBBB8 是 BCD 碼數(shù)據(jù)輸出線。 7135 簡介 該系統(tǒng)的 A/D 轉(zhuǎn)換器選用的是 ICL7135，它是一種 4 位半的雙積分 A/ D 轉(zhuǎn)換器,該器件的接口為驅(qū)動 LED 顯示器而設(shè)計。高阻抗差動輸入電源電壓范圍: + 5V～ 177。3 ℃的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度?？紤]到以上原因，我們最終選擇的是 AD 公司的 AD595。它的一些參數(shù)如下：測溫范圍：K 型熱電偶 0~1023℃測溫精度：177。CD4051 為多路選擇開關(guān)，分時選擇四路熱電偶，采集到的信號值與經(jīng)過 AD595 放大補(bǔ)償，然后輸入到 AD 轉(zhuǎn)換器。它的存儲器部分是CMOS 的 4096 位串行 E2PROM，內(nèi)部按512X8（4 字節(jié)頁方式）來組織；并且把看門狗定時器，電壓監(jiān)控和 E2PROM 組合在單個封裝之內(nèi)，降低了系統(tǒng)成本，并減少了對電路板空間的要求；25045 具有允許簡單的三線總紅工作串行外設(shè)接口（Serial Perpheral Interface,SPI）和軟件協(xié)議。在看門狗定時器超時后，看門狗電路就會產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖，使單片機(jī)復(fù)位，重新開始工作。本系統(tǒng)中看門狗起兩個作用： 5V，單片機(jī)正常工作電壓為 ，因此，當(dāng)外界干擾疊加在電源線上時，使電壓產(chǎn)生了幅度超過負(fù) 尖峰干擾脈沖時，單片機(jī)就可能會發(fā)生程序跑飛等故障，以至使整個系統(tǒng)癱瘓。因此采取一些抗干擾措施是必要的。功能特性概述：AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K 字節(jié) Flash 閃速存儲器，256 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 I/O 口線，3 個 16 位定時/計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)圖 AT89C52 管腳圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 塑焊機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計9構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片機(jī)振蕩器及時鐘電路。輸入通道所采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的溫度值通過到單片機(jī)輸出到 LCD 屏幕顯示。在通往通道的后面采用了 4 位半的 AD7135 作為 A/D 轉(zhuǎn)換芯片來進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，使之轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)輸出到單片機(jī)構(gòu)成轉(zhuǎn)換通道。本溫度采集與控制系統(tǒng)采用了 ATMEL 公司的 89C52 單片機(jī)作為微控制器，用對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。 因?yàn)樗芰虾附訖C(jī)的操作人員多為普通工人，因此除了上面提到的問題外，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括簡單明了的溫度參數(shù)顯示。發(fā)熱器件容量的大小、測溫?zé)犭娕嫉木燃捌浒惭b的位置等都影響滯后的大小，這不是一個單一的問題，而是一個系統(tǒng)性問題。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 塑焊機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計62 塑焊機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 溫度控制的系統(tǒng)目標(biāo)溫度檢測與控制系統(tǒng)是塑料焊接機(jī)的重要的組成部分，是反映塑料焊接機(jī)性能的重要方面，對于塑料焊接機(jī)產(chǎn)品成型質(zhì)量的提高起著決定性的作用。現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。它是根據(jù)被控過山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論5程的特性確定 PID 控制