PWM温度自动控制系统设计.doc

《计算机控制技术》 课程设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 电气工程及其自动化（1）班 指导教师： 二○一二 年 十 月 二十九 日 目 录 1.课程设计目的 3 2.课程设计题目和要求 3 3.设计内容 3 4.设计总结 10 4.参考书目 11 5.附录 1.课程设计目的 通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力: 1).查阅资料搜集(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； 2).方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意分析和解决实际问题的能力； 3).迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力； 4).用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 题目：PWM温度自动控制系统的设计 要求： 1.要求设计温度控制系统，设定温度为230度，采用电阻丝作为加热器件，要求无余差，超调小，加热速度快。 2.硬件采用51系列单片机，采用固态继电器作为控制元件。 3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法。 4.要求用protel设计出硬件电路图。 5画出系统控制框图。 6 画出软件流程图。 3.设计内容 3.1 PID控制原理 将偏差的比例，积分和微分通过线性组合构成控制量，用这一控制对被控对象进行控制，这一样的控制器称PID控制器 3.1.1．模拟PID控制原理 在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。为了说明控制器的原理，以图1.1的例子说明。给定输入信号n0(t)与实际输出信号n(t)进行比较，其差值e(t)=n0(t)-n(t),经过PID控制器调整输出控制信号u(t),u(t)对目标进行作用，使其按照期望运行。 常规的模拟PID控制系统原理框图如同1.2所示。该系统有模拟PID和被控对象组成。图中r(t)是给定的期望值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值，给定值与实际值构成控制偏差e(t): e(t)作为PID控制的输入，u(t)作为PID控制的输出和被控对象的输入。构成PID和被控对象的输入。构成PID控制的规律为： 其中：Kp为控制器的比例系数 Ti为控制器的积分时间，也称积分系数 Td为控制器的未分时间，也称微分系数 3.1.2 带死区PID的算法 带死区的PID控制 作用：消除由于频繁动作所引起的振荡 计算机中带死区的PID： 3.2系统控制框图程序模块 3.3程序模块 1、主程序 2、AD转换程序 3、pid计算程序 4、延时程序 5、定时器中断服务程序 3.4 Protel硬件电路图 3．5软件设计 3.5.1设计流程图: 主要程序流程说明： 主程序首先进行初始化，包括pid参数设定，定时器设置，中断设置及赋初值。然后循环做四件事：通过AD转换对反馈值采样，根据设定值减反馈值计算偏差进而计算输出值，根据输出值算出定时器初值，扫描给定按键刷新给定值。通过不断循环改变定时器初值以改变占空比，实现PWM控制。 3.5.2程序 #include reg51.h sbit A=P2^0;//模拟通道选择位 sbit BB=P2^1; sbit C=P2^2; sbit ST=P2^4; sbit EOC=P2^5; sbit OE=P2^6; sbit P27=P2^7;//PWM脉冲输出 sbit P10=P1^0; sbit P17=P1^7; void ad();//模数转换 void pid();//pid计算 int a=0,b=0,out=0; double p=0.4,i=0.1,d=0;//系数设定 double s=0,e0=0,elast=0,in=200; void delay(long i)//延时 { int j=255; while(i--) {