温度控制资料翻译.doc

毕业设计外文资料翻译 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： XXX 学 号： XXXXXXXX X 外文出处： SciVerse ScienceDirect Procedia Engineering 15(2011) 246～250 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年 月 日 附件1：外文资料翻译译文 基于单片机的熏蒸温度控制系统设计 ZHANG Hai-feng, ZHAO Ai-ling, HOU Jun 摘要： 为了减少温度的非线性、严重滞后和剧烈的波动等问题，我们设计了基于AT89C51单片机的熏蒸温度控制系统。改进的PID控制算法与脉冲宽度调制（PWM）技术相结合导致在整个熏蒸温度控制过程中减少超调量和缩短滞后时间。我们的测试结果表明，该设计表现出优良的温度控制能力和动态性能。熏蒸温度控制系统的设计是基于该设计在操作方便的友好用户界面方面具有很好的稳定性和可靠性。在设计中使用的电路和程序具有良好的通用性和可移植性。 关键词：DS18B20,T89C52,改进的PID算法，脉宽调制，温度控制。 1.简介 熏蒸疗法是用液体的汽化作用产生蒸汽，直达部分病人的身体。这种疗法使传统中药与热疗，蒸汽疗法和离子电渗疗法结合在一起。此疗法通常表现出副作用小，疗效快速，并且不会造成患者的疼痛。因此，它在卫生保健领域具有很高的推广价值。为保证熏蒸处理的有效性，温度控制是至关重要的。采用传统的手动温度控制会导致大的温度波动，因而高的疗效取决于操作人员的经验，缺乏经验往往使得熏蒸治疗效率低下。甚至产生不良效果，影响熏蒸疗法的推广。此外，根据患者个体的具体情况，熏蒸控制参数不能被实时修改。为了解决上述问题，确保熏蒸治疗的有效性，我们设计了一个具有精度高、体积小、可靠性高和良好应用前景的基于单片机的温度控制系统采用先进的控制算法实现温度的控制。单片机控制系统不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可大幅度提供被控温度的技术指标，动而提高产品的质量和数量。所以以单片机为基础的温控系统使我们首要的选择。简单流程介绍如下： →→ → → ←← ← ← 图1 温度控制系统结构图 2.系统概述 图1显示了设计的控制系统图。它包括如信号采集，信息中央处理，信息显示（LED、LCD）键盘控制，控制对象（加热器和风机）等单元。操作者通过键盘设置温度和时间值，单片机ＡＴ８９Ｃ５２接收数据，使用脉冲宽度调制（ＰＷＭ）技术执行控制算法，固态继电器控制炉加热功率和冷风机（辅助散热）。当温度高于设置点，加热炉停止冷风扇工作便于散热。当温度低于设置点，加热炉开始工作，冷风扇停止。系统状态不断反馈到输出端和液晶显示屏方便操作人员的有效及时操控。 ３．控制理论 熏蒸蒸汽温度控制系统是一个滞后系统，是一个较为复杂的控制对象，常规ＰＩＤ控制效果并不显著。为了进一步提高其温度的控制性能，该设计采用一种改进的ＰＩＤ控制方法。 ３.１改进的ＰＩＤ控制算法 在改进的ＰＩＤ控制算法里，区别对待仅用于输出数据，而不是输出数据。微分输出信号包括目标参数变化及其变化速率，这样的信号再反馈到ＰＩ控制器用于超调预防。该算法补偿了系统的迟滞现象，提高了熏蒸过程［１－３］的整体性能。改进的ＰＩＤ控制系统具有以下的传递函数： 其中ＧＣ（Ｓ）代表比例积分控制器Ｔｄ＋１是前向微分环节，Ｇ（ｓ）标志着不包括时间滞后的控制量的传递函数，e –τs包含于控制对象的时间滞后函数。 ３.２ 目标控制模型和ＰＩＤ参数初始化 在一系列的开环实验基础上建立了对象控制模型，默认初始系统温度是室内室温，即20℃。基于大量的多重筛选试验的数据分析，我们选了３０秒的采样间隔。然后获得稳定的实验数据和如图２所示的相应温度阶跃响应曲线。 图２　温度的阶跃响应变化曲线 传统ＰＩＤ控制器参数的通用工程方法如下：找出被控对象的绝对延迟时间τ和上升时间常数Ｔ。利用模型参数之间的关系，我们可以得到响应曲线特征：Ｔ＝２４０秒，τ＝１２０秒，系统增益Ｋ＝０.５. 温度控制系统的参考模型是： 利用τ，Ｔ和控制程度的值，Ｋｉ、Ｔｉ、Ｔｄ的理论参考值可以从自动调节对象的结果预设值中设定。 上述方法只能作为初始参考值建立参数。在采用ＰＩＤ