温度控制系统设计——计算机控制技术课程设计

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1、 学学 号号： 课课 程程 设设 计计 题题 目目 温度控制系统设计温度控制系统设计 学学 院院 自动化学院自动化学院 专专 业业 自动化专业自动化专业 班班 级级 姓姓 名名 指导教师指导教师 2013 年 6 月 26 日 课程设计任务书课程设计任务书 学生姓名：学生姓名： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 工作单位工作单位： 自动化学院 题题 目目: 温度控制系统设计温度控制系统设计 要求完成的主要任务要求完成的主要任务: 被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控 制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温 度。可控硅控制器输入为0

2、5伏时对应电炉温度0300，温度传感器测量值对应也为0 5伏，对象的特性为积分加惯性系统，惯性时间常数为T140秒。 1）设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图； 2）编写积分分离 PID 算法程序，从键盘接受 Kp、Ti、Td、T 及 的值； 3）通过数据分析 Ti改变时对系统超调量的影响。 4）撰写设计说明书。 时间安排：时间安排： 6 月 26 日 查阅和准备相关技术资料，完成整体方案设计 6 月 27 日6 月 28 日 完成硬件设计 6 月 29 日6 月 30 日 编写调试程序 7 月 1 日7 月 4 日 撰写课程设计说明书 7 月 5 日 提交课程设计说明书、图纸、电子文档

3、 指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日 系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日 目 录 摘 要 . 1 1 设计任务及分析 . 2 1.1 设计任务要求 2 1.2 设计系统分析 2 2 方案设计 . 3 2.1 硬件系统设计 3 2.2 软件流程图 4 3 控制算法 . 5 3.1 PID 控制算法 . 5 3.2 积分分离的 PID 控制控制算法 . 6 4 系统仿真 . 7 4.1 仿真程序及图形 7 4.2 仿真结果 8 4.3 结果分析 10 5 心得体会 . 11 参考文献 . 12 附录 仿真程序及仿真图 . 13 本科生课程设计成绩评定

4、表 1 摘 要 比例-积分-微分控制（简称 PID 控制） ，是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。 实际运行的经验和理论的分析都表明，这种控制规律对许多工业过程进行控制时，都能得 到满意的效果。利用计算机可以很好地使用 PID 算法对控制对象进行控制，具有较高的精 度，并且可以很方便的改变 PID 参数，以达到不同的控制效果。 本设计的控制对象为电热炉，控制量为电炉温度，利用单片机对大功率可控硅导通角 的控制，可以很方便地改变电热丝两端的电压，从而起到调节温度的作用。而热电偶配合 单片机编程，能够较精确地得到炉温，使单片机能够实时发出控制信号，快速将炉温调节 为给定值。当外界出现干扰使炉温发生变化时，单片机能够通过 PID 算法快速使炉温回到 给定值。 为了使 PID 控制更加稳定可靠，本设计加入了积分分离的改进措施，当偏差较大时取 消积分作用，利用 PD 控制快速使系统趋于稳定；当偏差小于某一个值时，加入积分作用， 以消除