温度控制系统设计范文

温度控制系统设计

武汉理工大学华夏学院

课程设计报告书

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指导教师：

年 6 月 14 日

摘要

电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，而且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。

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，能够提高控制质量和自动化水平。

设计任务及要求

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。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0－5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0－5伏，对象的特性为带有纯滞后环节的一阶系统，惯性时间常数为T1＝30秒，滞后时间常数为τ＝10秒。

其对象问温控数学模型为：

()1

s

i Kpe G s T s τ-=

+ 要求：

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K p 、T i 、T d 、T 及β的值； 3）经过数据分析K p 改变时对系统超调量的影响。

4）经过数据分析T d 改变时对系统超调量的影响

5）撰写设计说明书。

其中：时间常数Ti=30秒

放大系数Kp=50

滞后时间 =10秒

目录

1 系统硬件设计 (5)

1.1 系统硬件结构框图 (5)

1.2 电源部分 (5)

1.3 采样测量部分 (6)

1.4 驱动执行部分 (6)

2 积分分离PID算法 .......................................... 错误!未定义书签。

2.1 积分分离PID控制 ................................. 错误!未定义书签。

2.2 流程图 ..................................................... 错误!未定义书签。

3 系统测试及数据分析 (8)

3.1 数据分析Kp改变时对系统超调量的影响 (8)