武僅训然七呻二 O—三〜二 o—四学年第一一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：计算机控制与接口技术课程设计班级：自动化 1001 班学号：名：指导教师：二 o—三年十二月一、设计题目和设计要求1.设计题目：水温控制系统的设计2.设计要求20设计一个水温控控制系统•对象的传递函数：G(s)=e-50s，炉子100s+1为电炉结构•单相交流 2220V 供电。温度设定值：室温〜100°C•可以根据要求任意调节。要求：(1)画出电路原理图.包括：给定值、反馈、显示的电路以及主电路;(2)阐述电路的工作原理；(3)采用对象为大滞后的算法•求出 U(k);(4)画出闭环数字控制的程序框图。二、设计任务分析1．系统设计：该系统由单片机系统、PID 控制算法、温度检测、键盘输入、温度显示、加热丝功率控制等组成。丨•典型的反馈式温度控制系统通常由下图(a)所示的几部分组成•其中调节器由微型机来完成。图(a)温度控制系统组成框图II•给定信号如何给计算机温度给定值可以通过计算机键盘输入•键盘与单片机连接•也可以通过数学表达式由程序自动设定•还可以用拨码盘•一般拨码盘常用于过程控制的控制柜(化工企业)。为了便于讨论.本设计假定由人工键盘输入温度给定值。III.温度的监测与调节理想的情况是采用 A/D 转换器作为输入通道.当精度要求不高时.可以半导体热敏电阻测量温度•和通过单稳态触发器输出的脉冲宽度来实现温度检测和输入。用热敏电阻也是一种常用的方式。热敏电阻作为半导体的效果往往决定于环境和计算机应用程序配合的结果。图(b)是带热敏电阻的单稳态触发器。&NDCEB1E/.CE叽辺施 NG'卜「Q可以采用温度范围为 0〜120°C 的热敏电阻来构成所需要的电路.不用热电偶的原因是：因为热电偶在低温段线性差.它只是在高温段准确。2.控制方案本系统中把晶闸管电阻炉温度变送器统一称为被控对象。电阻炉系统是个自衡系统.可以近似为一个一阶惯性环节和一个延迟环节.传递函数可以表示为：G(s)=—^e-Tsp1+T1s在检测的基础上.我们采用数字 PID 调节规律•把炉内温度控制的设定值与实测值进行比较.是静态误差最小。G(s)=XK " is1+TsD本系统数字控制器采用增量式 PID 调节器.由增量式 PID 控制算法可知:TTd△U=K〖e-e+e+(e-2e+e)〗kk(k-1)TikTk(k-1)(k-2)=K〖e-e〗+Ke+K〖e-2e+e〗Pkk-1ikdk(k-1)(k-2)式中：e 本次设定值与实测值之差k图(b)带热敏电阻的单稳态触发器理论分析和实践证明电阻炉是一个具有自平衡能力的对象•可以用一个一阶...
