《温箱控制系统的设计及实物调试》.doc

南京工程学院 课程设计说明书(论文) 题 目 温箱温度控制系统的设计 及实物调试 课 程 名 称 自动控制原理 院 系 电力工程学院 专 业 电力系统及其自动化 班 级 电力083 学 生 姓 名 张乡农 学 号 206081245 同 组 成 员 周沫、朱建、张铃灵 设 计 地 点 工程实践中心8栋317 指 导 教 师 朱建忠 设计起止时间： 11年5月30日至11年6月2日 目 录熟悉课程设计的基本流程学会用MATLAB进行基本仿真徐亚飞，刘官敏，高国章等.温箱温度PID与预测控制[J].武汉理工大学学报.2004.8(28):554-557. 5．课程设计进度安排 起 止 日 期 工 作 内 容 5月日月日月日撰写设计说明书、设计计算书资料整理撰写设计说明书、设计计算书资料整理平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%。 教研室主任签字： 年 月 日 院（系、部、中心）意见： 主管领导签字： 年 月 日 温箱模型说明 设计题目：温箱控制系统设计及实物调试 设计目的： 1. 加强对随动控制系统的认识，掌握工程设计的方法。 2. 通过对随动系统的单元,部件及系统的调试,提高实际技能,培养分析问题解决问题的能力。 3. 掌握应用计算机对系统进行仿真的方法。 4. 培养编制技术总结报告的能力。 设计设备： ACCC—Ⅰ型自动控制理论及计算机控制技术实验装置 数字式万用表 示波器 MATLAB软件 设计任务： １． ２．３．４．1942年，Ziegler与Nichols提出了一种使用的PID控制经验公式，这个经验公式是基于带有延迟的一阶传递函数提出的。这样的对象模型可以表示为 在实际的过程控制系统中，有大量的对象模型可以近似地由这样的一阶模型来表示，如果不能物理地建立起系统的模型，我们还可以由试验提出相应的参数，例如，如果可以通过实验测取对象模型的阶跃响应，则输出信号可以由图2中给出的草图形状来近似。这样我们可以通过这样的草图获取，与（或）参数。 由下图可以看出，我们还可以由来求取参数。如果获得了与的参数，则可以通过表1中给出的经验公式设计PID控制器。 图1.1带有时间延迟的一阶过程模型响应图 表1 Ziegler-Nichols整定公式(第一种方法) 控制器类型 由阶跃响应整定 P PI PID 从表1中可以看出，除了可以通过它设计PID控制器之外，我们还可以由同样的模型参数设计出P控制器和PI控制器。 PID控制器公式： 对闭环系统只作用比例控制作用，如图1.2中系统开环控制框图，输出如图1.3。 图1.2 开环控制框图 图1.3 根据斜率，算出 L=14.2 T=431.3 α=KL/T=0.145 =6.813 =6.134 =8.145 闭环系统框图出下图： 图1.4 闭环系统框图 PI参数设定如下图： 图1.5 PI参数设定 结果如下图： 1.6 结果图 二、硬件仿真 2.1 实验设备及仪器 1．ACCC-I 型自动控制理论及计算机控制技术实验装置。 2．数字式万用表。 3．示波器。 2.2 设计原理 温控制系统框图如图2.1所示，由给定、PI调节器、脉宽调制电路、加温室、温度变送器和输出电压反馈等部分组成。在参数给定的情况下，经过PI运算产生相应的控制量，使加温室里的温度稳定在给定值。 给定Ug由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术的实验面板上的电源单元U1提供，电压为5V。 PI调节器的输出作为脉宽调制的输入信号，经脉宽调制电路产生占空比可调0～100％的脉冲信号，作为对加温室里电热丝的加热信号。 温度测量采用Cu50热敏电阻，经温度变送器转换成电压反馈量，温度输入范围为0～200℃,温度变送器的输出电压范围为DC0～10V。 根据实际的设计要求，调节反馈系数(，从而调节输出电压。 2.