基于智能儀表溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2024-12-09 22:05本頁面
【正文】 體含義如下 : M50 為保持參數(shù)。 由此，可將人工智能控制算法公式改為 輸出 ? ? ? ? ? ?? ?? ?????????? ??? ?? dttMdttP 1111111 （ 26） 式中， P 用于調(diào)整微分和比例的大小， p 增加，相當(dāng)于同時將微分時間增加及減少比例帶 :反之， p 減少，相當(dāng)于同時將微分時間減小及增大比例帶 :M 類似積分時間，可用于調(diào)整積分和微分積分的大小， t 用于調(diào)整微分與比例的相互比例成分。t 為滯后時間與控制周期的比值， t1。滯后時間越大，則比例作用應(yīng)相應(yīng)減少，而微分作用相應(yīng)增加。不過從上式中可以看到，原有 PID 參數(shù)已較難確定了，又增加了一個微積分作用 ,所以 這些參數(shù)必然互相影響，使得新算法參數(shù)更難確定。 在 AI 系 列儀表中，當(dāng)控制參數(shù)在比例帶 以 外時，采用模糊控制，不存在抗飽和積分問題，而對 PID 算法部分又加以改進(jìn)如下 : 輸出 =比例作用 (P)+積分作用 (I)十微分作用 (D)十微分積分作用 由于儀表中增加了微分積分作用，所以，使常規(guī) PID 算法中的積分飽和現(xiàn)象得到較大緩解。針對不穩(wěn)定的非線性復(fù)雜調(diào)節(jié)對象，表內(nèi)設(shè)有自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)則，可使系統(tǒng)進(jìn)一步加快響應(yīng)速度，改善控制品質(zhì) 。一組 (MPT)參數(shù)即可同時確定 PID 參數(shù)和模糊控制參數(shù)。當(dāng)誤差趨小時，采用改進(jìn)后的 PID 算法控制輸出。 AI 儀表的控制算法 AI 系列儀表中的人工智能控制算法，即對 PID 算法加以改進(jìn)保留，又加模糊控制算法規(guī)則，并對給定值的變化加入了前饋調(diào)節(jié)。 5) RS485 接口在總線上允許連接多達(dá) 128 個收發(fā)器，即具有多站能力，可以利用 RS485 接口方便地建立控制網(wǎng)絡(luò) [9]。 3) RS485 接口采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 它具有以下特點(diǎn) : 1) RS485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為 10Mbps。 由于 RS232C 接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，其傳輸速率低，傳輸距離短，接口易產(chǎn)生共模干擾及信號電平值較高，所以在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用中不能得到推廣。在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 P、 I、 D 參數(shù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié) [8]。 圖 5 智能儀表示意圖 Addr：通訊地址。 CF：系統(tǒng)功能選擇。輸入為液位信號時，DIH=；輸入為電阻和流量信號時， DIL=100。 DIL：輸入下限顯示值，一般 DIL=0。 儀表常用參數(shù)設(shè)置： CtrL(控制方式 )： CtrL=0，采用位式控制； CtrL=1，采用 AI 人工智能調(diào)節(jié) /PID 調(diào)節(jié)； CtrL=2,啟動自整定參 數(shù)功能； CtrL=3，自整定結(jié)束。計(jì)算機(jī)采 樣得到數(shù)據(jù)，用戶給定值等要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，計(jì)算和保存等處理，對被控參數(shù)根據(jù)相應(yīng)的控制算法計(jì)算出控制輸出量，并通過 RS485 總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給 AI 調(diào)節(jié)器。輸入輸出通道由AI 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。 AI 調(diào)節(jié)器的硬件結(jié)構(gòu)和工作過程 AI 調(diào)節(jié)器通過 RS485 通信接口，經(jīng) RS232/485 轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)相連。而且，他提供 420mA 的直流電流輸出可供電動調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行器直接使用，無需增加 V/I 轉(zhuǎn)換電路 或模塊。當(dāng)其工作在手動方式時控制功能切斷，即相當(dāng)于一個同時具有模擬量輸入和模擬量輸出并帶有 RS485 通訊接口的遠(yuǎn)程 I/O 模塊。通過面板操作設(shè)置 AI 調(diào)節(jié)器的“輸入規(guī)格”，“顯示上限”，“顯示下限”和“輸出規(guī)格”等參數(shù)，就能正確讀取各種不同被測參數(shù)的樹枝和輸出所要求的不同類型控制信號，使得 AI 調(diào)節(jié)器在輸入上能直接與多種傳感器和變送器連接，而輸出能適配各種標(biāo)準(zhǔn)，各種量程的記錄儀和執(zhí)行器。 儀表的選擇及連接 AI 調(diào)節(jié)器 本系統(tǒng)所采用的控制儀表為上海萬訊公司的 AI 智能儀表 。 DC 外部電源供電并經(jīng)過“直 交 直”變換和整流、濾波。隔離輸出有利輸入回路 反饋回路 集成運(yùn)放 整流濾波 DC/DA/DC 功率放大 隔離輸出 XX 于防爆性能的實(shí)現(xiàn)。 圖 4 輸出型變送器方框圖 圖 4 中的放大單元包括的變送系統(tǒng)主要電路有集成運(yùn)放，功率放大和隔離輸出。實(shí)際上，具有熱電偶、熱電阻及毫伏輸入三種三種形式的針對性量程單元，電路功能也應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端補(bǔ)償、熱電阻三線接入，零點(diǎn)遷移以及量程調(diào)整等工作特性。每一個單元各自包括若干具體組成部分。 DC 輸出型溫度變送器的組成方框圖。 e. 采用了安全火花防爆措施，適用于具有爆炸危險(xiǎn)場合的溫度或直流毫伏信號的檢測。 d. 儀表采用了統(tǒng)一的直流 24V b. 采用單元體系設(shè)計(jì)方法，提供了通用與專用相結(jié)合的靈活而清晰的應(yīng)用模式 。 溫度變送器 本系統(tǒng)采用輸出為 420mA該系統(tǒng)的智能儀表用于工控環(huán)境，周圍環(huán)境的溫度范圍正好符合 Si 二極管的測溫范圍。但是， Si 的 PN 結(jié)溫度傳感器在 40K 以上的溫度顯示出好的直線性。現(xiàn)給出了 GaAs 和 Si 的 PN結(jié)的正向電壓隨溫度變化的曲線?，F(xiàn)假設(shè)對于理想的二極管， (在常溫 T=300K時， V ? 26mV)成立， g? 凡不依賴于溫度，且處于正向恒定電流工作狀態(tài)，則此溫度傳感器的靈敏度可表示為 ?????? ???? qVTRqkdTdVS G?? 11ln (25) 通常其值為幾 MV/℃ 。對于理想的 PN 結(jié)二極管，可用下式表示 ????????? kTRI g?exp。 ?????? ?????????? 1e xp kTqVII ?。下邊簡述二極管的測溫原理。當(dāng)二極管的正向電壓流過一定的電流時，陰極一陽極間的電壓隨溫度直線變化。另外，熱電勢與溫度呈非線性關(guān)系，有的曲率也相當(dāng)大，因此要進(jìn)行軟 件的非線性處理 [3， 4]。 成品的熱電偶都有對應(yīng)的分度表，即在參比端溫度為 0℃時，熱電勢和測量溫度的對應(yīng)表。所引起的電勢差。熱電勢 ? ?。 ttEAB 與連接的方法和金屬線的溫度分布等細(xì)節(jié)無關(guān)，僅由熱電偶的類型及參比端溫度 t。 ttEAB 為 ? ? ?? ? ?。 熱電偶測溫原理及存在問題 測定對象 A C1 B C2 溫度 t 基準(zhǔn)溫度 t0 圖 3 熱電 偶原理示意圖 熱電偶是基于賽貝克發(fā)現(xiàn)的熱電勢 效應(yīng)而制成的簡易溫度計(jì)，是工業(yè)上使用最多的溫度傳感器，如圖 3，將不同種類的兩根金屬導(dǎo)線 A， B 連接起來，并保持接點(diǎn)溫度為 t。 DC 溫度變送器 將 溫度 值變換為 標(biāo)準(zhǔn) 模擬 電
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