毕业论文-基于PID电加热炉温度控制系统设计

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1、1 基于 PID 电加热炉温度控制系统设计 摘 要 单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。 在本控制对象电阻加热炉功率为 800W，由 220V 交流电供电，采用双向可控硅进行控制。本设计针对一个温度区进行温度控制，要求控制温度范围 50350C，保温阶段温度控制精度为正负1 度。选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。其对象问温控数学模 型为： 1)( sT eKsG dsd 其中：时间常数 Td=350 秒 放大系

2、数 Kd=50 滞后时间=10 秒 控制算法选用改 PID 控制。 关键字 单片机 ； 温度控制 ； PID 控制 1 总体方案设计 温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统。温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，当今计算机技术在这方面的应用，以使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯的采用电子线路进行 PID 调节的控制效果要好得多，可控性方面也有很大的提高。 温度是一个非线性的对象，具有大惯性的特点，在低温的特点，在低温 段惯性较大，在高温段惯性较小。对于这种温控现象，一般认为其具有以下的传递函数形式： tsSSeT KG 1)( 本设计 采用以单片机为控制核心的控制系统，尤其对温

3、度控制，可达到模拟控制所达不到的效果，并且实现显示和键盘设定功能，大大提高了系统的智能化，通过对机内数字 PID 参数的设计对受控对象的精确控制，使得系统所测得的结果精确度大大提高。总体结构图如图 1.1 所示。 2 图 1.1 总体结构图 2 控制系统的建 模和数字控制器设计 如图 2.1 所示 。 图 2.1 PID 算法流程图 增量式 PID 控制算法公式 ： 212111 kekekeTTkeTTkekeKkuku Dp = 212111 keTTKkeTTKkeTTTTK DPDPDP 输入并采样 r(k)、 c(k) 计算 u(k)=a0e(k)+a1e(k-1)+a2e(k-2) 计算偏差 e(k)=r(k)-c(k) 开始 参数序号 e(k-1) e(k-2) 调整 e(k) e(k-1) 存 u (k)以备输出 返回 单片机 实时温度采样 设定温度值 显示设定值 电源控制 电阻加热炉