【正文】 38 參 考 文 獻 1 李良仁 ． 變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用． 2版．北京：電子工業(yè)出版社， 2 周良權(quán)，傅恩錫，李世馨．模擬電子基礎(chǔ)． 3版， 北京： 高等教育出版社， 3 徐虎，吳加國．電機應(yīng)用技術(shù)．北京：機械工程出版社， 4 彭軍．運算放大器及其應(yīng)用．北京：科教出版社， 2021 5 張萱 ， 聞建靜 ， 樓建明 ． 鉑電阻測溫非線性校正方案 ． 南昌大學(xué)學(xué)報 , 2021, 25 6 沙占友， 沙占為 ． 數(shù)字萬用表的原理、使用與維修 ． 電子工業(yè)出版社 1988 7 三菱公司 ． FRE700使用手冊（ 基礎(chǔ) 篇） ． 初版印刷 , 8 三菱公司 ． FRE700使用手冊（應(yīng)用篇） ． 初版印刷 , 39 附錄 A Pt1000分度表 40 41 42 。在此，對所有給予我?guī)椭耐瑢W(xué)表示衷心的感謝。 在這兩個月的畢業(yè)設(shè)計的過程中，我還得到了很多同學(xué)的大力幫助，我們一起學(xué)習(xí)，一起探討問題、解決問題。有時候出現(xiàn)什么問題后，他還要陪我們學(xué)生在哪里一直做，連飯都顧不上去吃，他的這種精神和 務(wù)實的工作作 風(fēng)都深深地影響著我，并將成為我以后學(xué)習(xí)和工作的榜 樣。 37 致 謝 在此次畢業(yè)設(shè)計中，我 衷心 的 感謝我的指導(dǎo)老師 林向華老師，是他讓我有這樣的一次實物制作機會，在這次實物制作中，我學(xué)到的遠比在課堂上學(xué)到的要多。我想，我一個人要按他們的改裝至少要兩周才可能完成，而畢業(yè)設(shè)計到此剛好才兩周了，討論到時間關(guān)系，我沒有按他們的做，自己琢磨了好幾天，后來以難為難，拿起電鉆把排氣孔這邊孔給加大，同時鉆了很多小的排氣孔，沒想到這樣一弄后在調(diào)試，恒溫 可以 實現(xiàn)了 ，也算是成功了。 在調(diào)試中，我們出現(xiàn)很多的困難，因為對 PID參數(shù)并不是很了解，老師說他也沒有調(diào)試過，一起研究了幾天才把 PID控制起來。經(jīng)過好幾天的精心設(shè)計，實物終于安裝好了。 后來沒有辦法了，課題又是報上去的了，必須的做下去，跟林老師討論了一下，后來我們 決定，在箱子中加熱，鼓冷風(fēng)進去，讓風(fēng)把箱中 溫度排出去，這樣應(yīng)該可以實現(xiàn)恒溫的。這次設(shè)計的不足之處在于不能實現(xiàn)任意溫度的控溫，由于當(dāng)初我們的設(shè)計思路是鼓風(fēng)機鼓熱風(fēng)，同時熱風(fēng)的溫度會隨風(fēng)量的增加而加大，但在購買材料時，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)機太過昂貴，老師要我們這個課題 購買材料 不能超過 400元 。 停止過程 沒有特別要求，但最好是首先斷開 PID啟動開關(guān)，然后按下停止按鈕，斷開電子線路和熱電爐的電源，待箱內(nèi)溫度下降到常溫后，再按下變頻器的停止按鈕PU/EXT，最后斷開兩個交流接觸器，拔掉電源插頭。 按下啟動按鈕，同時給線路板和熱電爐上點，當(dāng)線路板顯示溫度上升到 50℃左右時，按下變頻器面板上的 RUN按鈕，然后再調(diào)節(jié)電位器，設(shè)置好目標(biāo)頻率，再把開關(guān)合上，以啟動 PID自動控制系統(tǒng) ， PID啟動完成。端子 10/2/5各端按下圖所示接一個電位器，用以設(shè)定目標(biāo)值，端子 4是 4～ 20mA電流輸入端，實物接線參考下圖 61即可。 Pr83 電機額定電壓選擇 0～ 1000V 380V 鼓風(fēng)機電機額定電壓（ V） Pr128 PID動作選擇 0/20/21/40～43/50/51/60/61 21 選擇 PID正作用， 測量值輸入（端子 4）目標(biāo)值由（端子 2或 ） 33 Pr129 PID比例帶 ～ 1000%/9999 100% 比例帶狹窄（參數(shù)的設(shè)定值?。r，測量值的微小變化可以帶來大的操作量變化隨比例帶的變小，響應(yīng)靈敏度（增益）會變得更好，但可能會引起振動等、降低穩(wěn)定性增益 Kp＝ 1／比例帶 Pr130 PID積分時間 ～ 3600s/9999 2s 在偏差步進輸入時，僅在積 分（ I）動作中得到與比例（ P）動作相同的操作量所需要的時間（ Ti）隨著積分時間變小，到達目標(biāo)值的速度會加快，但是容易發(fā)生振動現(xiàn)象 Pr131 PID上限 0～ 100%/9999 100% 上限值 :反饋量超過設(shè)定值的情況下輸出 FUP信號測量值（端子4）的最大輸入（ 20mA/5V/10V）相當(dāng)于 100% Pr132 PID下限 0～ 100%/9999 10% 下限值 :測定值低于設(shè)定值范圍的情況下輸出 FDN信號測量值（端子 4）的最大輸入（ 20mA/5V/10V）相當(dāng)于 100% Pr133 PID動作目標(biāo)值 0～ 100%/9999 9999 PID控制，端子 2輸入電壓為目標(biāo)值 Pr134 PID微分時間 ～ ，僅得到比例動作（ P）的操作量所需要的時間（ Td）隨微分時間的增大，對偏差變化的反應(yīng)也越大 Pr183 MRS端子功能選擇 0～ 5/7/8/10/12/14～16/18/24/25/62/65～67/9999 14 PID控制有效端子 ,用以啟動PID控制 Pr267 端子 4輸入選擇 0～ 2 0 選擇端子 4輸入電流 4～ 20mA，即外部檢測信號輸入端 34 PID 恒溫 控制 系統(tǒng) 接線圖 如 圖 51是 PID恒溫控制的接線圖，變頻器主電路部分，電源輸入端 R/S/T接的是交流 380V電壓，輸出端 U/V/W接熱風(fēng)機電機。（但是變頻器的輸出晶體管 的保護功能（ ）工作。 Pr2 下限頻率 0～ 120Hz 0 HZ 輸出頻率的下限值，使電機的速度最低可以達到停機。除此以外的其他參數(shù)都直接選用變頻器的默認(rèn)值。 圖 65（ a） 空調(diào)制冷時的反饋信號與目標(biāo)信號正作用原理 圖 65（ b） 偏差與操作量之間的關(guān)系 32 6． 3 本 系統(tǒng) 設(shè)計 的 參數(shù)設(shè)置介紹 在 PID 控制中，參數(shù)設(shè)置是最重要的一步，如果參數(shù)設(shè)置不對， PID 控制是控制不起來的，這些參數(shù)有常規(guī)的參數(shù)和 PID 專用的功能參數(shù)，兩部分參數(shù)需綜合設(shè)置才能實現(xiàn)此 PID 的功能。 圖 65 空調(diào)制暖時的反饋信號與目標(biāo)信號負作用原理 ⑤正作用：當(dāng)偏差 X＝ （目標(biāo)值－測量值）為負時，增加操作量（輸出頻率），如果偏差為正，則減小操作量。 圖 64 PID動作合成示意圖 31 ④負作用：當(dāng)偏差 X＝ （目標(biāo)值－測量值）為正時，增加操作量（輸出頻率），如果偏差為負，則減小操作量。 圖 63 測量值按比例變化時的動作示例 ③ PID動作：由于 PID動作是由 PI動作和 PD動作組合而成， 即就是 P和 I及 D動作的合成動作 ， 因而可以實現(xiàn)集各項動作之長的控制。 圖 62 測量值階跌變化時的動作示例圖 30 ② PD動作：由于 PD動作是由比例動作（ P）和微分動作（ D）組合而成，因此會以與偏差的速度相符的操作量進行動作 ，以改善過渡特性。 圖 61 PID控制基本構(gòu)成 (2) PID動作概要 ① PI動作 ： 由于 PI動作由比例動作（ P）和積分動作（ I）組合而成，因此可以得到符合偏差大小及時間變化的操作量。 使用中只需設(shè)定三個參數(shù)（ Kp， Ki 和 Kd）即可， 在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。 微分（ D）調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。反之 Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應(yīng)變慢。因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進 行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 PID（比例 積分 微分）控制器作為最早實用化的控制器 已有 50 多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。 圖 5－ 4 芯片 ICL7107的和實物圖 28 6 PID 功能 簡介 及 系統(tǒng)的 設(shè)置 與 調(diào)試 PID 控制器的組成及作用 當(dāng)今的自動控制技術(shù)都是基于反饋的概念。需要說明， ICL7106 的數(shù)字地（ GND）并未引出，但可將測 試端（ TEST）視為數(shù)字地，該端電位近似等于電源電壓的一半。 BUF 是緩沖放大器輸出端，接積分電阻 RINT。 IN＋、 IN－為模擬電壓的正、負輸入端。 UREF＋、 UREF－分別為基準(zhǔn)電壓的正、負端，利用片內(nèi) U＋－ COM 之間的＋ 基準(zhǔn)電壓源進行分壓后，可提供所需 UREF 值，亦可選外基準(zhǔn)。 BP 為 LCD 背面公共電極的驅(qū)動端，簡稱“背電極”。當(dāng)計數(shù)值 N＞ 1999 時顯示器溢出，僅千位顯示“ 1”，其余位消隱，以此表示儀表超量程（過載溢出）。 a1～ g a2～g a3～ g bc4 分別為個位、十位、百位、千位的筆段驅(qū)動端，接至 LCD 的相應(yīng)筆段電極。 TEST 是測試端，該端經(jīng)內(nèi) 部 500Ω電阻接數(shù)字電路的公共端（ GND），因二者呈等電位，故亦稱做數(shù)字地。 圖 53 ICL7107 的數(shù)字電路 顯示如圖 27 ICL7107 管腳排列 管腳 1 和 26 是 ICL7107 的正、負極。而輸入模擬量的數(shù)值在其內(nèi)部數(shù)值上等于計數(shù)數(shù)值 T，即： VIN 的數(shù)值 =T 的數(shù)值或 Vin=Vref(T/1000) 式中： 1000 為積分時間（ 1000 個脈沖周期）；T 為反積分時間（滿度時為 2021）。顯示穩(wěn)定可讀和測量反應(yīng)速度快， ICL7107 的一個周期為用 4000 個計數(shù)脈沖時間作為 A/D 轉(zhuǎn)換的一個周期時間，每個周期分成自動穩(wěn)零（ AZ）、信號積分（ INT）和反積分（ DE） 3 個階段。 圖 5－ 2 電壓電流轉(zhuǎn)換電路 26 溫度顯示 電路 數(shù)字電壓表電路原理 溫度顯示電路采用的是 數(shù)字電壓表電路原理， 主要由芯片 ICL7107 和共陽極半導(dǎo)體數(shù)碼管 LED 組成 。調(diào)節(jié)好后方可裝上鉑電阻溫度傳感器。 第四部分是加法器，是對兩個信號進行求和比較，此電路中是將經(jīng)鉑電 阻反向放大電路放大后的電壓，與放大前的 標(biāo)準(zhǔn) 電壓進行求和比較 ，再把比較的差值線性放大 ，來反映溫度的變化， 即 U0 的