温度闭环控制系统的.doc

自动控制理论温度闭环控制 【实践目的及要求】 【实践目的】 1.在实验基础上，控制实际的模拟对象，加深对理论的理解； 2.掌握闭环控制系统的参数调节对系统动态性能的影响； ⒊设计一个直流电机转速的控制系统，使它达到相应的设计要求。 【设计要求】 设计要求： 使温度对应的变送电压在0V到10V可调。 稳态时无静态速度误差。 具有一定的抗扰动能力。 在做这个实验时，先在ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术实验板上找到相应的单元。连电路时，先把给定电压调到最低，然后才开始连接电路。先是一个比例器，然后是一个比例积分器，在比例积分器后接加温室的输入，把加热室的输出接一个反相器，然后在接到给定电压的输入端，构成一个负反馈。实验的接线图如图2所示，除了实际的温度变送器、脉宽调制器和电压表外，其它的模拟电路是由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术实验板上的运放单元、近似调节器和反相器组成。 具体参数如下： R0=R1=R2=100K?，R3=100K?，R4=1M?，R5=100K?，C1=1?F，Rf/Ri=1。 【实践原理】 温度控制系统框图如下图1所示，由给定、近似调节器、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，电压变化范围为1.3V～15V。但是在做这个实验前，要先测出室温对加温室的影响。就是在给定电压为0的时候，看加热室反馈回来的电压是多少。然后在连接好的电路上，所加的电压一定要大于这个电压，不然，所做的试验就没有效果。所以，理论上电压是可以从0～15V开始调整，但是，最低电压也要大于室温给加温室的反馈电压。 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。这个电压作为反馈电压反馈给输入端，跟给定电压进行比较，然后系统对电压进行调整，使加温室稳定在一个稳定的值。这就是闭环反馈，能达到稳定时为静差。 根据实际的设计要求，调节反馈系数?，从而调节输出电压。 【实践环境】（使用的软件） 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 实践内容： 【实践方案设计】 设计要点： 1使电压工作在0～15V范围内可调。 2 做到稳态时无静差。 3 抵抗外界扰动干扰，有一定的抗干扰性。 设计方案： 1．ACCC-I 型自动控制理论及计算机控制技术实验装置连接电路图；由给定的D控制面板连接D控制电路。连接电路时，注意两部分要共地，而且锁零要接-15V。实验刚开始时，给定电压要为0，然后在调电压时，电压最小值要大于室温的反馈电压。 2．让近似调节器经过一个驱动单元电路，然后经过脉宽调制器、再由温度变送器将电压信号转变成电信号，最后将输出电压反馈回输入端。这个电压是作为反馈电压反馈给输入端的，使温度在系统稳定时无静差。 【实践过程】（实践步骤、记录、数据、分析） 实践步骤： 1．先将ACCT-III自动控制理论及计算机控制技术（二）和ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术面板上的电源船形开关均放在“OFF”状态。 2．利用ACCT-II实验板上的单元电路U9、U15和U8，设计并连接如图2所示的闭环系统。需注意的是运放的锁零信号G接－15V。 （1）将ACCT-II面板上U1单元的可调电压接到Ug； （2）给定输出接PI调节器的输入， R4的作用是提高调节器的动态特性。 （3）经过运算调节器输出（0～10V）接到ACCT-III面板上温度的检测和控制单元的脉宽调制的输入端Uin两端，脉宽调制后输出的电压作为加温室里电热丝加热的输入电压。 （4）温度变送器通过检测Cu50热敏电阻的温度，然后转换成电压信号，作为反馈信号。温度变送器的输出U0接到电压反馈输入端，同时接到电压表的输入端，通过电压表来观测相应的温度的变化。 （5）由于温度变送器的输出的电压为正值，所以反馈回路中接一个反馈系数可调节的反相器。调节反馈系数?=Rf/Ri，从而调节输出的电压Uo。 3．连接好上述电路，全面检查线路后，先合上ACCT-III实验面板上的电源船形开关，再合上ACCT-II面板上的船形开关，调整参数，使系统稳定，同时观测输出电压变化情况。 4．在闭环系统稳定的情况下，外加干扰信号，系统达到无静差。如达不到，则根据参数对系统性能的影响重新调节参数。 5．改变给定信号，观察系统动态特性。 记录： 室温零输入时，室内温压为：1.95V 给定电压 反馈