【正文】 。特別要感謝我的指導老師——馬繼偉和藺志鵬老師。369—370.致謝半個學期的畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束，在這幾個月中，我經(jīng)歷了很多事，也接觸了很多河北科技師范學院本科畢業(yè)設(shè)計21人，不管怎么說，我在此對每位曾經(jīng)幫助過我或指導過我的人表示衷心地感謝。臨近畢業(yè)，我發(fā)覺我的知識比我剛?cè)雽W校時長進不少，但我還有我自己的不足，不管在學校還是在工作單位，仍然要不斷的努力，不斷的更新自己的能力。系統(tǒng)設(shè)計研制過程中的主要問題是：鉑電阻非線性化、采用 PID算法時調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量之間的矛盾。河北科技師范學院本科畢業(yè)設(shè)計19y ( k )L o Tt ( s )hm a x圖 34 單位階躍響應(yīng)特性 算法程序和程序流程圖PID 算法程序是根據(jù)設(shè)定溫度與實際測量溫度的偏差以及偏差的變化趨勢和過程計算輸出，然后控制溫度根據(jù)其計算結(jié)果查定時器時間初值，PID 算法程序流程見圖 35。在已知連續(xù)對象單位階躍響應(yīng) y(t)或 y(k)情況下，如圖 11 所示，找到相鄰兩個采樣點之間的最大差值：hmax=y(k0)y(k01) （11）及對應(yīng)采樣點 k0,則高橋參數(shù)整定經(jīng)驗公式為：L0=k0y(k0)/hmax （12）Ki=(L0+)2Kp=(L0+1)Ki/2Kd=～式中 L0 見圖 11。本系統(tǒng)控制算法既用的公式（10） 。稱公式（10）為增量型算式。式（9）稱為理想微分 PID 數(shù)字調(diào)節(jié)器,由此式可知,數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器的輸出 u(n)也和執(zhí)行機構(gòu)的位置對應(yīng),故稱此式為位置型算式。P I D被控對象R ( t ) e ( t ) u ( t ) Y ( t )圖 33 PID 控制系統(tǒng)原理圖數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器中的比例控制作用可減小誤差,積分作用可消除偏差,使穩(wěn)態(tài)誤差為河北科技師范學院本科畢業(yè)設(shè)計18零,而微分控制作用可減少輸出響應(yīng)超調(diào)量。本系統(tǒng)的控制算法即采用了數(shù)字 PID 算法。計算機的出現(xiàn)和它在過程控制中的應(yīng)用使這種情況開始有所改變。在計算機用于生產(chǎn)過程以前,連續(xù)過程控制系統(tǒng)中采用的氣動、液動和電動的 PID 調(diào)節(jié)器幾乎一直占壟斷地位。其缺點是現(xiàn)場 PID 參數(shù)整定麻煩，被控對象模型參數(shù)難以確定，外界干擾會使控制漂離最佳狀態(tài) [11]。PID 算法根據(jù)比例、積分、微分系數(shù)計算出合適的輸出控制參數(shù)，利用修改控制變量誤差的方法實現(xiàn)閉控制，使控制過程連續(xù)，是很普通的調(diào)節(jié)方法。自 19 世紀 40 年代開始以來，廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，長期以來，由于其結(jié)構(gòu)簡單、實用、價格低，在廣泛的過程領(lǐng)域內(nèi)可以實現(xiàn)滿意的控制。T0 中斷程序中主要根據(jù)制冷加熱要求輸出信號實現(xiàn)觸發(fā)相應(yīng)光耦，并且關(guān)閉 T1 中斷，以防止在電源兩次零點間再次進 T1 中斷，防止誤操作，保證控制精度 [10]。采集值、設(shè)定值通過 PID 算法計算后，首先判斷 P（K）值是否越限，如果越限則 T1初值不必查表直接取表中極限值，如果不越限則對計算值根據(jù)控制精度要求進行處理，處理原則是根據(jù)控制設(shè)計偏差將 PID 算法結(jié)果乘以適當?shù)臄?shù)值，然后取整用以查表查 T1計時器初值。50H～7FH：堆棧區(qū)。32H～40H：PID 計算緩沖區(qū)。2EH～30H：存放溫度轉(zhuǎn)化為浮點制后結(jié)果。28H～2AH：存放設(shè)定溫度值。10H～1FH：數(shù)據(jù)處理調(diào)用資源區(qū)。AT89C51 片內(nèi) RAM 資源地址分配:河北科技師范學院本科畢業(yè)設(shè)計1400H～07H: 主程序中工作寄存器 R0～R7。MIAN 程序進行必須的初始化操作；/INT1 響應(yīng)中斷后，會進行模擬量的采集，并進行一系列的處理操作，包括：采集，轉(zhuǎn)換，執(zhí)行相應(yīng)的操作等；/INT0 中斷為按鍵程序，以中斷的方式對按鍵作出反映。其中有些模塊還包含有子模塊，使用時下一級模塊被高一級模塊調(diào)用，各部分既相互獨立又相互聯(lián)系。這就是著名的珀爾帖效應(yīng)（PELTIER EFFECT） 。（2）同加熱器一樣制冷器也可以根據(jù)實際系統(tǒng)需要選擇，在實驗系統(tǒng)中為方便起見我們選用了滄龍液冷生產(chǎn)的半導體制冷片TEC1—12706，輸出功率為50W，電壓12V，電流直流5A，半導體制冷片的工作原理是：當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯(lián)結(jié)成電偶對時，在這個電路中接通直流電流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量，成為冷端由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。 表 23 MOC3041 基本參數(shù)輸入 輸出河北科技師范學院本科畢業(yè)設(shè)計13反向電壓正向連續(xù)電流正向峰值電流總功率 截止時端電壓峰值重復浪涌電流總功率6V 50mA 1A 70mW 400V 1A 300mW 制冷加熱器件 制冷加熱器件是本系統(tǒng)主要執(zhí)行元件和功耗元件，制冷加熱元件的合理選擇利用對系統(tǒng)控制精度范圍十分重要。常用的有MOC3000系列等，運用于不同負載電壓使用。由于雙向可控硅的廣泛應(yīng)用，市場上有多種與之配套的光電隔離器。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，由于采用電光電的信號傳送方式，光電隔離器具有很高的絕緣電阻，一般可達到1010歐姆以上，并能承受1500伏以上的高壓，被隔離的兩端可自成系統(tǒng)，不需要共地，因此能避免輸出端對輸入端的反饋和干擾，另外以發(fā)光二極管作為發(fā)光源，其動態(tài)電阻很小，因而可以抑制系統(tǒng)內(nèi)外的噪音干擾。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。因此在本系統(tǒng)中采用光電耦合器。 220V 河北科技師范學院本科畢業(yè)設(shè)計12選用雙向可控硅，且要求較高的耐壓性，經(jīng)過比較最終決定選用PHILIPS公司生產(chǎn)的Z0409MFA336，適用于交流電源，有較高的耐壓性基本參數(shù)見表22。根據(jù)控制系統(tǒng)通斷頻繁、加熱制冷器件用交流電網(wǎng)電源，以及簡化控制電路的要求 MOC3041 103 TRIAC 39 R? 330 51 200 NOT VCC 161。只有當TT2間電壓(電流)降低到不足以維持導通,或TT2間電壓改變方向時,又恰好沒有觸發(fā)電壓,可控硅才阻斷 [7]。雙向可控硅觸發(fā)后電流可以在TT2極間雙向流動,所以一般用在交流控制電路。要求更高的控制精度時可以將電壓半波細分，需相應(yīng)提高檢測電路的檢測精度才能實現(xiàn)更精密的控制。當?shù)谝粋€同步脈沖下降沿到來時,令TR1=1,啟動定時器T1,，同步脈沖發(fā)生器的電源電壓為12V，根據(jù)沖量與電壓與時間乘積成正比的原理可知從0V到：，我們根據(jù)需要把電壓半波按面積相等分為100份，故后者可以忽略不計，這樣根據(jù)公式： （5）???Xd算出各份對應(yīng)的度數(shù)X,又T1計數(shù)器每2微秒計數(shù)加一，電源正弦波每度對應(yīng)時間為：106 S （6）這樣可計算n份對應(yīng)的時間初值為：TC=10 6xn （7）將計算結(jié)果按從小到大是順序制成表以被程序中查取T1計時器初值。首先選擇晶振,交流電每半波占用的時,而定時器的最大計數(shù)2 16=65536,則計數(shù)脈沖頻率fmax==于計數(shù)脈沖由晶振通過內(nèi)部分頻電路獲得,所以理論上晶振fose=12=。由于雙向可控硅最終要由單片機來控制,這就要求單片機計算出每控制1度角所對應(yīng)的時間常數(shù),即當量值。具體方法是根據(jù)加熱器、制冷器的功率以及系統(tǒng)控制精度和采樣控制理論計算出在控制誤差允許范圍內(nèi)，加熱器制冷器的功率細分數(shù)目，然