计算机控制技术课程设计电加热炉温度控制系统要点.doc

电加热炉温度控制系统模型 建立及控制算法 本文以电加热炉为控制对象.通过对电加热炉对象特性的分析来确定电加热炉系统的构成及控制方案。而这里主要采用的设计方案是普通电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法,8051单片机组成系统。此外由于PIDPID控制算法。本文还建立电加热炉数学模型。此外在论文中也介绍了史密斯预估方案，以及关于占空比，这两个问题都有在论文中提到，其中史密斯预估方案对系统的稳态性能影响很大，而占空比问题也对系统温度加热时间有很大关系。出此之外，论文中还介绍了电加热炉温度控制系统中要运用到的主要芯片.以及这些芯片在系统中的各自功能也都有介绍。 此论文重点讨论了电加热炉温度控制系统系统的控制算法， 关键词 电加热炉；温度控制；单片机；PID算法; 绪论………………………………………………………………………………………1 1. 电加热炉温度控制系统的构成 …………………………………………………….2 1.1 各个主要元件电加热炉温度控制系统中的功能……………………………..2 1.2 电加热炉温度控制系统的结构框图及工作原理...……………………………2 1.3 系统中要用的主要芯片的简介…………………………………………………3 1.3.1 8051芯片简介………………………………………………………………3 1.3.2 定时计数器…………………………………………………………………5 1.3.3 锁存器74LS373................................................6 1.3.4 光可控硅……………………………………………………………………6 1.3.5 8279芯片的简介..…………………………………………………………10 1.3.6 A/D转换器..……………………………………………………………….12 1.3.7 电源电路…...………………………………………………………………13 1.4 电加热炉温度控制系统的控制实例……………………………………………14 2..电加热炉温度控制系统的控制算法…………………………………………………15 2.1 电加热炉温度控制系统的性能指标……………………………………………15 2.2 电加热炉温度控制系统数学模型的建立………………………………………15 2.3 PID控制器的控制算法………………………………………………………….16 2.3.1 PID调节器参数对控制性能的影响………………………………………. 18 2.3.2 PID控制系统参数设定及其控制系统的优点……………………………. 18 2.4 电加热炉积分分离PID控制的仿真研究…………………………………….. 20 3. 控制系统的仿真实验图及分析…………………………………………………… 21 3.1 积分分离PID控制算法………………………………………………………… 21 3.2 占空比……………………………………………………………………………...25 结论………………………………………………………………………………………27 致谢………………………………………………………………………………………28 参考文献…………………………………………………………………………………29 附录1…………………………………………………………………………………….30 附录2……………………………………………………………………………………49 绪论 电加热炉的出现，给人类的生活带来了很多方便，使人类不管是在生活还是在工业方面都有了很多便利之处。但是电加热炉主要应用还是在生产过程、实验室及研究所。电加热炉本身可由多组炉丝提供功率，用多组温度传感器检测炉内温度，因此电加热炉属多区温度系统。控制理论从经典理论、现代理论已经发展到更先进的控制理论，控制系统也由简单的控制系统、大系统发展到今天的复杂系统。本文讨论的电加热炉炉温控制系统由上下两组炉丝进行加热，用上下两组热电偶检测炉温。 本文所采用的电加热炉温度控制，采用的是适用于工业控制的8051单片机组成的控制系统。为了降低电加热炉的成本，系统要求采用实现温度闭环控制，控制温度误差范围5°C，调节温度的超调量小于30%，系统被测参数是温度，由单片机PID运算得出的控制量控制光控可控硅的导通和关断，以便切断或接通加热电源，调整电功率，从而控制电加热炉的温度稳定在设定的值上，并实时显示炉内温度，记录温度的变化过程，以更好的控制电加热炉工作。本系统较理想地解决了炉温控制中平稳性、快速性与精度之间的矛盾。 电加热炉是一种将电能转换为热能，在工矿企业和日常生活中，是一种常见的设