温度控制系统的设计与实现计算机控制课程设计.doc

课程设计说明书 题 目：温度控制系统的设计与实现 学生姓名： 学 院：电力学院 系 别：自动化 专 业：自动化 班 级： 指导教师： 二〇一年一月十四日 内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书 课程名称：计算机控制系统课程设计 学院：电力学院 班级： 自动化07-3班 学生姓名： XX 学号： 指导教师： 一、题目 温度控制系统的设计与实现 二、目的与意义 通过本设计 固态继电器—— 过零型；输入DC 3～24V；输出AC 24～240V；最大工作电流25A 测温元件—— 热电偶分度号：K ，热电阻分度号：Pt100 温度变送器输出信号—— 4～20 mA 电水壶—— 材质：不锈钢 ；额定电压：AC 220V ；额定功率：1500W；容积：6L； 周长：73cm，高：20cm 普通示波器 数字万用表 内蒙古呼和浩特地区水沸点：=95℃。 工作内容及要求: 1、利用计算机控制技术画出单输入单输出控制系统的结构工作原理图。 熟练应用计算机控制技术知识分析系统和设计控制器 2、熟悉课设系统构成 认识熟悉课设各种装置和相关软件，尤其熟悉被控对象水壶。阅读设计中用到的实验装置的使用说明书，没有说明书的自己上网查找（推荐百度文库）；熟悉力控软件； 3、根据上两步画出本课设中所涉及的单输入单输出温度控制系统控制框图 4、温控对象的数学建模 熟悉两种建模理论（实际课程没有讲解，但课本中间接提到，具体理论推荐百度文库查找），机理建模，测试建模。掌握测试建模的方法。确定被控对象水壶的数学模型传函中的参数。 5、根据控制要求（性能指标）和控制对象模型确定控制方案和控制策略及仿真 首先确定温度控制系统的控制方案，利用自动控制原理确定控制策略。利用MATLAB编程计算确定控制器具体传函，同时利用MATLAB进行仿真研究，看是否达到控制要求，不满足重复第五步。 6、控制实现 结合本课程设计，利用热工测量仪表知识，熟悉传感器的选型，利用微机原理和总线接口知识，熟悉数据采集系统中A/D和D/A 以及接口芯片的选型，利用模拟电子技术和数字电子技术以及电路知识，熟悉辅助电路设计，例如一些滤波，放大电路。利用自动控制原理离散系统知识熟悉控制器算法的实现，利用面向对象的编程语言熟悉采集卡的驱动工作，利用电传动理论（温度课程设计中没有涉及到）和PLC软继电器和硬继电器相关知识熟悉执行机构的选型（温度课设中使用）。 7、系统的构建和实际系统的调试 用万用表和示波器一步一步检查物理连接，看看每一步连接输出信号是否正确可靠，理论控制器参数通过仿真是否整定合理，开始调试系统，根据实际控制效果，重新调整控制器参数，看是否能达到控制要求。 8、若没有结果或达不到控制要求 认真检查系统构建的物理连接 改变控制策略，改进控制算法（实际都是力控中实现） 修改模型。 重复以上4-7步骤。 技术要求： 电水壶内热水温度控制在60℃～100℃之间的任一温度。 设计成果要求： ① 所设计控制策略的仿真程序； ② 实物控制：实现电水壶内热水温度在60℃～100℃之间的任一温度的定值控制； ③ 控制策略的组态软件实现程序，要求利用组态软件画出工艺流程图、趋势曲线等； ④ 按统一规范格式，撰写课程设计说明书。 四、工作内容、进度安排 2011-1-4～2011-1-6上午 熟悉系统构成，查资料，阅读整理资料（要求有读书笔记） 2011-1-7 控制对象的数学建模。 2011-1-10~2011-1-11 控制策略设计、实现、仿真。 2011-1-12 系统组成，调试。 2011-1-13～2011-1-14 分析总结本次课程设计，提出进一步改进建议。认真详细撰写课程设计说明书。上交仿真程序、组态软件实现程序、课程设计说明书，验收实物控制效果，答辩。 五、主要参考文献 [1] 张计科，王志和.计算机集成控制系统课程设计指导书.呼和浩特：， [2] 方康玲主编.过程控制系统.武汉：武汉理工大学出版社．2002 [3] 金以慧.过程控制.北京：清华大学出版社．1993 [4] 胡寿松.自动控制原理.第四版.北京：科学出版社．2001 审核意见 系（教研室）主任（签字） 指导教师下达时间 2011 年 1月 4 日 指导教师签字：_______________ 摘 要 温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控