計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)_基于pid算法的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2025-05-19 20:54本頁(yè)面
【正文】 規(guī)方法補(bǔ)償誤差大和不方便的缺點(diǎn)。負(fù)載電阻 R3 上輸出電壓 UOUT= Iu R3，選擇電阻 R3 使 UOUT 在 AD590 允許輸入電壓范圍內(nèi)。溫度檢測(cè)電路及功率放大電路如圖所示。 溫度檢測(cè)及功率放大電路 本系統(tǒng)采用鎳鉻 鎳硅熱電偶檢測(cè)電阻爐中的溫度，熱電偶測(cè)溫是基于物體的熱電效 應(yīng)，它由兩種不同的金屬或合金組成，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，測(cè)溫范圍廣、精度高，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送，使用穩(wěn)定、可靠，因此被廣泛應(yīng)用。 對(duì)增量式 PID 算法（ 4）歸并后，得 )2()1()()( 210 ?????? keqkeqkeqku ]1[0 SDISP TTTTKq ??? (5) 其中（ 5）已看不出是 PID 的表達(dá)式了，也看不出 P、 I、 D 作用的直接關(guān)系，只表示了各次誤差量對(duì)控制作用的影響。 當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)值，而是控制量的增量（例如去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）時(shí)，需要用 PID 的“增量算法”。在控制系統(tǒng)中，這種控制量確定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，例如在閥門控制中，這種算法的輸出對(duì)應(yīng)了閥門的位置（開度）。算法中，為了求和，必須將系統(tǒng)偏差的全部過去值 e(j)（ j=1， 2， 3， ... ， k）都存儲(chǔ)起來。 ?? ?? kjis jeTTdeT 0t0 )()(1 ?? 用矩形積分時(shí)，有 )]1()([)( ??? kekeTTdt tdeTSDd (1) 用差分代替微分 00 ))]1()([)(()([)( ukekeTTjeTTkeKku SDkjisp ??????? ?? （ 2） 由上式得 001 )]1()([)()()(u ukekeKkeKkeKk Dkjp ?????? ?? （ 3） 式中 u0—— 控制量的基值，即 k=0 時(shí)的控制； u(k)—— 第 k 個(gè)采樣時(shí)刻的控制； KP—— 比例放大系數(shù)； KI—— 積分放大系數(shù)； KD—— 微分放大系數(shù)； TS—— 采樣周期。 在數(shù)字計(jì)算機(jī)中， PID 控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，也必須用數(shù)值逼近的方法。計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)大多數(shù)是采樣 數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)采用可控硅交流調(diào)壓器，輸出不同的電壓控制電阻爐溫度的大小，溫度通過熱電偶檢測(cè)，再經(jīng)過變送器變成 0 5 V 的電壓信號(hào)送入 A/D 轉(zhuǎn)換器使之變成數(shù)字量，此數(shù)字量通過接口送到微機(jī)，這是模擬量輸入通道。本系統(tǒng) PID 算法，將溫度控制在 50～ 350℃范圍內(nèi)，并能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前溫度值。 電加熱爐加熱溫度的改變是由上、下兩組爐絲的供電功率來調(diào)節(jié)的，它們分別由兩套晶閘管調(diào)功器供電。 成績(jī) 《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》 課程設(shè)計(jì) 題目： 基于數(shù)字 PID 的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班級(jí)： 自動(dòng)化 091 姓名： 學(xué)號(hào)： 2021 年 1 月 1 日 基于數(shù)字 PID 的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 ： 電加熱爐控制系統(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(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)控制方式超調(diào)大、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)、控制精度低。本設(shè)計(jì)采用 PID 算法進(jìn)行溫度控制，使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)延遲環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)溫度的較為精確的控制。調(diào)功器的輸出功率由改變過零觸發(fā)器的給定電壓來調(diào)節(jié)，本設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，輸入通道使用 AD590 傳感器檢測(cè)溫度，測(cè)量變送傳給 ADC0809 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，輸出通道驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)過零觸發(fā)器，從 而加熱電爐絲。 關(guān)鍵詞 ： 電加熱爐； PID ； 功率；溫度控制； 系統(tǒng)組成中體結(jié)構(gòu) 電加熱爐溫度控制系統(tǒng)原理圖如下，主要由溫度檢測(cè)電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路、顯示電路及按鍵電路等組成。 數(shù)字 PID控制算法 在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)中， PID 控制器是通過計(jì)算機(jī) PID 控制算法程序?qū)崿F(xiàn)的。進(jìn)入計(jì)算機(jī)的連續(xù) 時(shí)間信號(hào) ,必須經(jīng)過采樣和整量化后 ，變成數(shù)字量，方能進(jìn)入計(jì)算機(jī)的存貯器和寄存器，而在數(shù)字計(jì)算機(jī)中的計(jì)算和處理，不論是積分還是微分，只能用數(shù)值計(jì)算去逼近。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時(shí)，用求和代替積分，用差商代替微商，使 PID 算法離散化，將描述連續(xù)時(shí)間 PID 算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散 時(shí)間 PID 算法的差分方程。 式（ 3）是數(shù)字 PID 算法的非遞推形式，稱全量算法。這種算法得出控制量的全量輸出 u(k)，是控制量的絕對(duì)數(shù)值。所以，將這種算法稱為“位置算法”。 由位置算法求出 再求出 )1()()( ???? kuk
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