基于大林算法的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設計_畢業(yè)設計論文-文庫吧資料
2024-09-04 14:35本頁面
【正文】 ——— 被控對象的時間常數(shù) 50； ——— 閉環(huán)系統(tǒng)的時間常數(shù) 10秒 。由上式可知，它與被控對象有關。其中，系統(tǒng)的軟件流程圖如圖 系統(tǒng)軟件流程圖 2 大 林算法的系統(tǒng)設計 大 林 算法中 D(z)的基本形式 設被控對象為帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)分別為： 其中 t1 為被控對象的時間常數(shù)， 為被控對象的純延遲時間，為了簡 合肥學院自動化專業(yè)計算機控制技術課程設計報告 12 化，設其為采樣周期的整數(shù)倍，即 N 為正整數(shù)。 考慮到電加熱爐是一個非線性、時變和分布參數(shù)系統(tǒng)，所以本文采用一種新型的智能控制算法。 合肥學院自動化專業(yè)計算機控制技術課程設計報告 11 四、軟件設計 1 系統(tǒng)軟件設計 控制系統(tǒng)的軟件主要包括：溫度的采樣和處理 、控制計算、控制輸出、中斷、顯示、調(diào)節(jié)參數(shù)修改、溫度設定及修改。 DDRAM 用來存儲顯示的字符，能存儲 80 個字符碼。IR 用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出； DR 用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入 DDRAM 和 CGRAM，或者暫存從 DDRAM 和 CGRAM 讀出的數(shù)據(jù)。 LM016L 與單片機 MCU（ Microcontroller Unit）通訊可采用 8位或者 4位并行傳輸兩種方式。 5 LED 顯示模塊 圖 35 LM016L 液晶模塊 LM016L 液晶模塊采用 HD44780 控制器。 方法：對鍵盤逐行掃描。 方法：延時 10— 20 ms，再一次判斷有無鍵按下，如果此時仍有鍵按下，則認為鍵盤上確實有鍵處于穩(wěn)定閉合期。如果沒有鍵按下，則讀人值為 FFH．如果有鏈按下．則不為 FFH。程控掃描的任務是： (1)首先判斷是 否有鍵按下。這就是 MAX6675 進行冷端溫度補償和測量溫度的原理 如圖 32所示 。通過冷端溫度補償二極管，產(chǎn)生補償電壓 U2 經(jīng) S4 輸入 ADC 轉換器。 U1=（ 41μV/ ℃ ） （ TT0） 上式中， U1 為熱電偶輸出電壓（ mV）， T 是測量點溫度； T0 是周圍溫度。 其工作原理如下： K 型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢，經(jīng)過低噪聲電壓放大器 A1 和電壓跟隨器 A2放大、緩沖后，得到熱電勢信號 U1，再經(jīng)過 S4 送至 ADC。熱電偶是基于熱電效應工作的，熱電效應產(chǎn)生的熱電勢是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成的。兩種不同的導 體或半導體組成的閉合回路就構成了熱電偶，熱電偶兩端為兩個熱電極，溫度高的接點為熱端、測量端或自由端；溫度低的接點為冷端、參考端或自由端。 圖 單片機 芯片引腳圖 合肥學院自動化專業(yè)計算機控制技術課程設計報告 8 2 溫度傳感器 在溫度傳感器部分，選擇了 K 型熱電偶傳感器。其中 單片機的80C51 系統(tǒng) 為 加熱 爐 溫度 控制 系統(tǒng) 的核心部分起 著 重要作用。 2 系統(tǒng)的結構框圖 合肥學院自動化專業(yè)計算機控制技術課程設計報告 6 電加熱爐控制系統(tǒng)的硬件結構框圖如圖 圖 系統(tǒng)的總體結構框圖 加熱爐 溫度 控制 實現(xiàn)過程是 :首先 溫度 傳感器將 加熱 爐的 溫度 傳回單片機 ，然 后 AT80C51 芯片將 給定的 溫度 值與反饋回來的 溫度 值進行 比較并經(jīng)過最小拍無紋波算法運算 處理 后 ， 傳給溫度控制系統(tǒng)，判斷加熱器材輸出端導通與否從而使加熱爐開始加熱或停止加熱。在這方面以日本、美國、德國、瑞典等國技術領先，并且都生產(chǎn)出了一批商品化的性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，在各行業(yè)廣泛應用 。隨著計算機 控制 技術的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器 控制 技術必然被基于計算機技術而產(chǎn)生的 計算機 控制 技術所取代。因此，在工業(yè)生產(chǎn)和家居生活過程中常需對溫度進行檢測和監(jiān)控。本設計采用大林算法進行溫度控制，使整個閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞函 數(shù)相當于一個延遲環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)來實現(xiàn)溫度的較為精確的控制。其升溫、保溫是依靠電阻絲加熱，降溫則是依靠環(huán)境自然冷卻。 電加熱爐是典型的工業(yè)過程控制對象，在我國應用廣泛。 常規(guī)的溫度控制方法以設定溫度為臨界點，超出設定允許范圍即進行溫度調(diào)控：低于設定值就加熱，反之 就停止或降溫。其控制系統(tǒng)屬于一階純滯后環(huán)節(jié)，具有大慣性、純滯后、非線性等特點，導致傳統(tǒng)控制方式超調(diào)大、調(diào)節(jié)時間長、控制精度低。 五、編寫課程設計說明書，繪制完整的系統(tǒng)電路圖 (A3幅面 )。 計劃設計進程 一、 總體方案設計 二、 控制系統(tǒng)的建模和數(shù)字控制器設計 三、 硬件的設計和實現(xiàn) 選擇計算機字長 (選用 51內(nèi)核的單片機 ) 設計支持計 算機工作的外圍電路 (EPROM、 RAM、 I/O端口、鍵盤、顯示接口電路等 )； 設計輸入信號接口電路； 設計 DA轉換和電流驅動接口電路； 其它相關電路的設計或方案 (電源、通信等 )。 （ 2）：把復雜問題分解為若干模塊，確定各模塊處理方法，畫出流程圖。 件條 1． PC 機一臺，教學實驗箱一臺 。 1℃。在本控制對象電阻加熱爐功率為 8KW，有 220V 交流電源供電，采用雙向可控硅進行控制。合肥學院自動化專業(yè)計算機控制技術課程設計報告 Hefei University 基于大林算法的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設計 課程名稱
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