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1、可編輯版裝訂線2008--2009學年第五學期物理與電子工程學院期中考試卷《自動控制原理》（課程論文等試卷樣式）成績：評語：《基于PID法的溫度控制》Word完美格式可編輯版基于PID法的溫度控制摘要：一種新型的PID溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用單片機芯片，可方便對系統(tǒng)加熱周期T及PID中的個參數(shù)進行線性修改；具有對高低進行報警功能。主要研究PID算法。關鍵字：單片機；溫度控制；PID控制器引言：在化工、石油、冶金等生產(chǎn)過程的物理過程和化學反應中，溫度往往是一個很重要的量，為了達到所需的精度范圍，采用PID控制，對PID的各種參數(shù)進行整定以滿足不同的場合。一
2、、溫度控制器的主要問題及解決方法1、傳統(tǒng)的溫度控制器的問題傳統(tǒng)的溫度控制器的電熱元件一般以電熱棒、發(fā)熱圈為主，兩者里面都用發(fā)熱絲制成。發(fā)熱絲通過電流加熱時，通常達到1000℃以上，所以發(fā)熱棒、發(fā)熱圈內部溫度都很高。一般進行溫度控制的電器機械，其控制溫度多在0-400℃之間，所以，傳統(tǒng)的溫度控制器進行溫度控制期間，當被加熱器件溫度升高至設定溫度時，溫度控制器會發(fā)出信號停止加熱。但這時發(fā)熱棒或發(fā)熱圈的內部溫度會高于400℃Word完美格式可編輯版，發(fā)熱棒、發(fā)熱圈還將會對被加熱的器件進行加熱，即使溫度控制器發(fā)出信號停止加熱，被加熱器件的溫度還往往繼續(xù)上升幾度，
3、然后才開始下降。當下降到設定溫度的下限時，溫度控制器又開始發(fā)出加熱的信號，開始加熱，但發(fā)熱絲要把溫度傳遞到被加熱器件需要一定的時候，這就要視乎發(fā)熱絲與被加熱器件之間的介質情況而定。通常開始重新加熱時，溫度繼續(xù)下降幾度。所以，傳統(tǒng)的定點開關控制溫度會有正負誤差幾度的現(xiàn)象，但這不是溫度控制器本身的問題，而是整個熱系統(tǒng)的結構性問題，使溫度控制器控溫產(chǎn)生一種慣性溫度誤差。2、PID控制解決要解決溫度控制器這個問題，采用PID控制技術，是明智的選擇。PID控制，是針對以上的情況而制定的、新的溫度控制方案，用先進的數(shù)碼技術通過Pvar、Ivar、Dvar三方面的結合
4、調整，形成一個模糊控制，來解決慣性溫度誤差問題。然而，在很多情況下，由于傳統(tǒng)的溫度控制器溫控方式存在較大的慣性溫度誤差，往往在要求精確的溫控時，很多人會放棄自動控制而采用調壓器來代替溫度控制器。但是用調壓器來代替溫度控制器時，必須在很大程度上靠人力調節(jié)，隨著工作環(huán)境的變化而用人手調好所需溫度的度數(shù)，然后靠相對穩(wěn)定的電壓來通電加熱，勉強運作，但這決不是自動控溫。當需要控溫的關鍵很多時，就會手忙腳亂。這樣，調壓器就派不上用場，因為靠人手不能同時調節(jié)那么多需要溫控的關鍵，只有采用PID模糊控制技術，才能解決這個問題，使操作得心應手，運行暢順。二、該溫控系統(tǒng)的結
5、構和原理：1、系統(tǒng)的結構：系統(tǒng)功能主要實現(xiàn)斷水保護和高水位指示、自動保溫、自動報警及高溫保護功能。Word完美格式可編輯版用雙排數(shù)碼管分別顯示設計與測量溫度，保溫時間，加熱周期及PID的各參數(shù)，當測量溫度達保溫溫度時，數(shù)碼管顯示設定溫度。當達設定溫度時，數(shù)碼管應該切換到設定的保溫時間，并倒計時?？刂平Y構圖：2、系統(tǒng)原理：1）、溫度采樣及轉化溫度傳感器100鉑熱電阻在0~850°C間，其電阻和溫度T的關系為：：0oC時的電阻值，為100A=3.90802×B=-5.802×Word完美格式可編輯版由于電阻Rt和溫度T之間的關系是非線性的，因此在設計變送器時
6、必須進行線性校正，本系統(tǒng)采用三線制鉑熱電阻測溫電橋電路。輸出電壓U。與電阻Rt之間成近似線性關系。在控制精度范圍內有效解決非線性問題。2）、數(shù)據(jù)顯示和鍵盤控制當系統(tǒng)工作時，數(shù)碼管顯示設定溫度和檢測溫度，到達設定溫度范圍內采用PID控制算法對溫度進行有效控制，保溫倒計時。用串行方式，可有效消除掃描顯示的抖動問題。可通過鍵盤對PID及加熱周期參數(shù)進行在線設定和修改。三、系統(tǒng)控制算法：1、系統(tǒng)中PID控制算法的設計PID控制目的就是將器件的工作溫度以一定的精度穩(wěn)定在一定的范圍內。在控制系統(tǒng)中，首先將需要控制的被測參數(shù)有傳感器產(chǎn)生一定的參數(shù)后與預先設定的值比較，
7、把Word完美格式可編輯版比較得到的差值信號經(jīng)一定的運算規(guī)律得到相應的控制，不停地進行上述的工作，從而達到自動調節(jié)的目的。PID控制原理的基本方法應系統(tǒng)的不同而不同。本系統(tǒng)采用的積分分離PID控制算法，控制量輸出為位置式的輸出形式。采用此法即保持了積分作用又減少的超調量，是控制有較大改善。e(k)、e(k-1)、e(k-2)為此時刻、前一時刻、再前一時刻的差值信號。2、系統(tǒng)中PID設計的優(yōu)點和方法這種方法的好處在于只需保持前三個時刻的差值信號，同時對控制輸出量的初始值沒有要求，所以很快就可以進入穩(wěn)定控制過程。對于加熱溫度的控制可以采用調節(jié)電壓或者在一定的
8、時間循環(huán)周期內的供電時間比例調節(jié)加溫控制溫度。本系統(tǒng)采用的是調節(jié)加熱時間比例的方
