混合温度闭环控制
混合器温度控制系统的分析与仿真
滨江学院自动控制原理综合实验题目混合器温度控制系统的分析与仿真院系滨江学院专业信息工程（系统工程方向）学生姓名章玲玲学号20092325042指导教师范志勇二Ｏ一二年 6 月 6 日目录1．系统介绍 ......................................... - 2 - 2．物理模型图 ....................................... - 2 - 3. 系统分析 ......................................... - 3 -3.1 混合器温度控制系统的结构框图.................. - 3 -3.2各个环节的函数推导............................ - 3 -4.系统稳定性分析 .................................... - 5 -4.1 代入参数值 ................................... - 5 -4.2 根轨迹 ....................................... - 5 -4.3 Bode图...................................... - 6 -4.4 系统阶跃响应 ................................. - 7 -5 系统动态性能分析 .................................. - 8 -5.1使用MATLAB求系统各动态性能指标 ............... - 8 - 6系统仿真.......................................... - 10 - 7总结与体会........................................ - 12 -1．系统介绍下图是混合器出口温度调节系统示意图，混合器的容积V=500L，物料A和物料B均为液体，流入容器中混合加热，用蒸汽在混合器的夹套加热中释放热量，并将热量传给被加热流体，夹套内的蒸气压力为：98.1kPa。
温度闭环控制实验心得
温度闭环控制实验心得一、实验目的本次实验的目的是学习温度闭环控制系统的原理和实现方法，掌握PID控制器的调参方法，并能够通过实验验证PID控制器对温度的控制效果。
二、实验原理1. 温度传感器本次实验使用的是热电偶温度传感器。
热电偶是一种利用热电效应测量温度的传感器，由两种不同金属或合金组成，当两种金属或合金接触时，在接触点处会形成一个电动势。
随着温度变化，电动势也会发生变化，从而可以测量出温度。
2. PID控制器PID控制器是一种常用的闭环控制系统。
它通过不断地调整输出信号来使被控对象达到期望值。
PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节三部分组成。
其中比例环节根据误差大小调整输出信号；积分环节根据误差累计值调整输出信号；微分环节根据误差变化率调整输出信号。
3. 温度闭环控制系统温度闭环控制系统是一种将温度传感器和PID控制器结合起来的系统。
温度传感器负责测量被控对象的温度，PID控制器则根据温度误差调整输出信号，使被控对象的温度达到期望值。
三、实验步骤1. 搭建实验平台首先需要搭建实验平台。
本次实验使用的是Arduino开发板和温度传感器模块。
将Arduino开发板与电脑连接，并将温度传感器模块连接到开发板上。
2. 编写程序编写程序，用Arduino开发板读取温度传感器模块的输出信号，并通过PID控制器调整输出信号，从而控制被控对象的温度。
在编写程序时需要设置PID参数，包括比例系数、积分时间和微分时间等。
3. 调试程序将被控对象（例如加热棒）连接到开发板上，并将温度传感器放置在被控对象附近。
启动程序并进行调试，观察被控对象的温度变化情况，并根据需要调整PID参数以达到更好的控制效果。
4. 实验验证进行实验验证，观察PID控制器对被控对象温度的控制效果，并记录数据以便后续分析和总结。
四、实验心得本次实验让我深入了解了温度闭环控制系统的原理和实现方法。
通过编写程序和调试参数，我成功地将PID控制器应用于温度控制中，并取得了不错的效果。
实验四模拟数字混合温度闭环控制
常州大学信息数理学院计算机控制系统实验报告第四次实验实验名称模拟数字混合温度闭环控制专业自动化142实验组别姓名徐亮学号14417228同实验者李国梁、王凯翔记录实验时间2017 年06 月11 日成绩审阅教师一、实验目的（1）用模拟PID控制电路实现温度闭环控制，使温度稳定在某一给定值上。
（2）巩固闭环控制系统的基本概念。
（3）了解温度的一种采集方法。
（4）掌握模拟PID的算法。
（5）了解数字控制温度模块加热的原理。
二、实验内容及说明模拟数字混合温度闭环控制系统，由模拟PID控制电路、数字化输出电路、驱动及温度模块等组成闭环温度控制系统。
当给定温度接入后，与当前温度值相比较，其差值输入到模拟PID控制电路，经PID解算成模拟P输出，该输出连接到模数转化器的IN6，然后由本实验机的CPU形成数字化输出对温度模块加热。
温度控制模块的输出输出反馈，构成闭环温度控制系统。
给定温度值由B1模块的幅度控制电位器Y测孔给出，同时连接到模数转换器的IN4，经AD转换后作为给定温度值，在示波器界面上显示。
温度控制模块的输出，经AD转换后作为实际温度值的IN0，用户无须再连线，在示波器界面上显示。
三、实验步骤（1）由于模数转换器的输入只能-5-+5之间，因此在模拟PID控制电路上加了非线性电路，构成了饱和型模拟PID控制电路。
当其差值较小时，仍然可以按标准PID控制算法计算。
（2）运行LABACT程序，选择综合实验菜单下的模拟数字混合温度控制实验项目，再选择开始实验。
（3）用信号发生器（B1）的阶跃信号输出和幅度控制电路构成输入信号：B1单元中电位器的左边K3开关拨下，右边K4开关拨下。
阶跃信号输出调整为3.3V左右。
（4）安置短路套、联线，构成模拟电路：（5）跨接元件：将阻容元件库中的4V限幅二极管跨接到A2的IN和OUT之间。
（6）运行、观察、记录：该实验采样周期为T=2s，将信号发生器B1的阶跃信号按钮按下，点击开始将运行。
浅析多种液体混合加热过程的PLC控制
浅析多种液体混合加热过程的PLC控制
在工业生产过程中，液体混合加热是一种常见的操作。
为了高效、精确地控制液体混合加热过程，PLC控制技术广泛应用于液体混合加热设备中。
本文将对多种液体混合加热过程的PLC控制进行浅析。
1. 单液体加热控制
单液体加热控制是最简单的液体加热过程。
通过PLC控制系统，可以实现对液体加热过程的温度、时间等参数的精确控制。
该控制方式通常采用PID控制算法，根据设定的温度参数和实际温度值进行闭环控制，通过调节加热功率和加热时间，使得液体达到设定的温度。
3. 温度梯度控制
在某些应用场景中，需要在液体混合加热过程中实现温度梯度控制。
通过PLC控制系统，可以实现不同液体的加热温度逐渐增加或减小，从而实现温度梯度控制。
该控制方式通常需要配合温度传感器和控制阀等设备进行控制。
4. 安全保护控制
液体混合加热过程中，由于加热液体的性质不同，可能存在一些安全隐患，如过热、爆炸等。
通过PLC控制系统，可以对液体混合加热过程中的安全参数进行监测和控制，如液体温度、压力等。
一旦检测到异常情况，PLC控制系统可以自动停止加热设备，以确保生产过程的安全性。
PLC控制技术在液体混合加热过程中具有重要的应用价值。
通过PLC控制，可以实现液体加热过程的精确控制、多液体混合加热控制、温度梯度控制和安全保护控制等功能，提高生产效率和产品质量，同时保证生产过程的安全性。
闭环控制系统的例子和工作原理
闭环控制系统的例子和工作原理
闭环控制系统是一种基于反馈的控制系统，其工作原理是通过测量被控对象的输出，并与期望值进行比较，然后根据比较结果调整输入信号，从而使系统的输出能够接近期望值。
以下是一些闭环控制系统的例子和工作原理：
1. 温度控制系统：该系统通过测量室内温度并与设定的温度值进行比较，然后根据比较结果控制加热器或冷气机的输入信号来维持室内温度接近设定值。
2. 自动驾驶系统：该系统通过使用传感器来感知车辆周围的环境，并与预定的路线进行比较，然后根据比较结果调整车辆的加速度、转向和制动信号，以使车辆保持在所需的路线上。
3. 液位控制系统：该系统通过测量液位并与设定的液位进行比较，然后根据比较结果调节液位控制阀的开度，以使液位保持在设定值附近。
4. 压力控制系统：该系统通过测量压力并与设定的压力进行比较，然后根据比较结果调整压力控制阀的开度，以使压力保持在设定值范围内。
在闭环控制系统中，反馈环起到了至关重要的作用，允许系统对自身的输入和输出进行监测和校正。
通过不断进行反馈，系统可以更准确地跟踪和调整输出，使
其更接近期望值。
这种反馈机制可以提高系统的稳定性、准确性和鲁棒性。
发动机闭环与开环控制
发动机闭环与开环控制
1、 闭环控制的条件
（1）发动机冷却液温度达到正常工作温度（80℃）；
（2）发动机运转在怠速工况或部分负荷工况；
（3）氧传感器温度达到正常工作温度。
氧化锆式氧传感器温度达到300℃，氧化钛式氧传感器温度达到600℃，因为此时氧传感器才能正常输出信号；
（4）氧传感器输入ECU的信号电压变化频率不低于10次/min。
这是因为信号电压保持不变或变化频率过低，说明氧传感器失效。
二、开环控制
（1）发动机启动工况。
此时需要浓混合气，以便启动发动机；
（2）发动机启动后暖机工况。
此时发动机温度低于正常工作温度（80℃），需要迅速升温；
（3）发动机大负荷（节气门全开）工况。
此时需要加浓混合气，使发动机输出大功率；
（4）加速工况。
此时需要发动机输出最大转矩，以便提高汽车速度；（5）减速工况。
此时需要停止喷油，使发动机转速降低；
（6）氧传感器温度低于正常工作温度。
因为氧化锆式氧传感器的温度低于300℃，氧化钛式氧传感器温度低于600℃时，常传感器不能正常输出电压信号；
（7）氧传感器输入ECU的信号电压持续10S以上时间保持不变时，此时说明氧传感器失效，ECU将自动进入开环控制状态。
温度闭环控制实验
实验六温度闭环控制实验6.1 实验目的1．了解温度的闭环控制方法。
2．掌握PID 控制算法及参数整定。
6.2 实验内容1．绘制输出的飞升曲线，即断开数字调节器，使系统工作在手动状态下。
在输入端加一幅度适宜的阶跃控制信号，记录输出端的变化。
在坐标纸上绘制温度曲线，作切线，求得被控对象滞后时间θ及惯性时间常数T。
进而求出控制器的参数T、Kp、T I和T D。
2．用8255 的B 口作为控制信号，通过对A / D 转换结果反馈量的运算，调节控制信号，达到控制温度保持在一定范围内的作用。
并在屏幕上显示给定和当前温度值。
在坐标纸上绘制闭环控制温度曲线，并求出超调量、调节时间和稳态误差。
6.3 实验原理本实验要求使用8255的PB0脉冲信号作为温控单元的控制量。
温度的变化由热敏电阻转化为电压的变化，再通过ADC0809转化为数字量，CPU从总线上读到数据，通过查询给定的温度表即得到当前温度值。
并由PC机内部定时器0号通道，设置为输出10ms方波，作为PWM基准时间和采样计数时钟。
温控单元中由7805芯片产生+5V的稳定电压和一个24欧的大功率电阻构成回路，回路电流较大使7805芯片发热产生热源。
实验电路中采用的是NTCMF58-103型10K热敏电阻。
热敏电阻的电阻值随看温度的变化而变化，使得与AD 端子连接的IN7的电压在5V内变化。
在参考程序中给出了一个经验温度数据表。
测出的AD 值是该数据表的相对偏移，利用这个值就可以找到相应的温度值。
例如测出的AD 值为5AH ( 90 ) ，在数据表中第90 个数为64H , 即就得出了温度值：100 ℃。
6.4 实验参考线路图。
温度闭环控制电路设计解析
大连民族大学温度闭环控制设计电路仿真专业：通信工程学生姓名：熊和艳指导教师：吴宝春老师完成时间：2020年9月24日一、设计内容1.通过运算差分放大电路将温度传感器的阻值变化转化为电压信号的变化放大。
2.利用A/D转换实现魔力信号到数字信号的转换，根据模拟电路部分电路原理计算得出最后电压与温度值的关系，并通过数码管显示温度的值，实现温度的测量。
3.并利用比较器来实现对温度的控制，通过设定温度上下限可使整个系统工作于一个限定的温度范围内。
4.报警设置，当被测温度超出温度范围时，进行相应的报警设。
5.学会系统仿真、测量和测试。
二、方案实现及设计思路1.当温度小于等于20℃时，系统自动加热。
2.当水温高于或等于50℃时，系统停止加热。
3.并用数码管显示温度情况，水温测量用热敏电阻，加热、停止加热用不同的发光二极管。
4.系统流程图：电路仿真及调试方案设计电路设计器件设计机构设计方案设计：按照要求，将电路划分为若干模块，从而将一个大的系统划分为小的单元电路，并分配各单元模块要完成的任务，确定各模块间输入输出关系，最后决定各单元电路的组成方式。
电路设计：电路设计是按功能模块确定的单元电路设计。
在该部分中，要详细拟定单元电路组成，性能指标及前后电路关系，明确采用的算法，理清思路。
器件设计：是在单元电路的结构确定后，根据单元电路的功能，确定具体器件型号及计算相应的系数，计算量较大。
主要分为①阻容原件的设计；②分立元件的选择；③模拟集成电路的相关计算。
电路仿真测试：使用Proteus 软件仿真，争取实现各单元的具体功能。
三、设计方法及步骤 1.系统框图⑴信号调理模块由于被测是温度，由设计要求，温度检测用热敏电阻。
而热敏电阻将温度转化成电阻值的变化，故在系统中由信号调理电路作用是将温度的变化这样一个非电量转化成电信号，然后加以放大。
以便后一温度显示 检测对象信号调理 水温检测 加热、停止、状态显示加热、停止检测单元检测。
闭环温度控制和算法
附录Ⅲ温度控制与PID算法下面的叙述以波峰焊及回流焊加热温区的温度控制为实例，简单地结合控制理论，以浅显的方式，将温度控制及PID算法作一个简单的描述。
1．温度控制的框图这是一个典型的闭环控制系统，用于控制加热温区的温度（PV）保持在恒定的温度设定值(SV)。
系统通过温度采集单元反馈回来的实时温度信号（PV）获取偏差值（EV），偏差值经过PID调节器运算输出，控制发热管的发热功率，以克服偏差，促使偏差趋近于零。
例如，当某一时刻炉内过PCB 板较多，带走的热量较多时，即导致温区温度下降，这时，通过反馈的调节作用，将使温度迅速回升。
其调节过程如下：温度控制的功率输出采用脉宽调制的方法。
固态继电器SSR的输出端为脉宽可调的电压UOUT 。
当SSR的触发角触发时，电源电压UAN通过SSR的输出端加到发热管的两端；当SSR的触发角没有触发信号时，SSR关断。
因此，发热管两端的平均电压为Ud＝(t/T)* UAN=K* UAN其中K= t/T，为一个周期T中，SSR触发导通的比率，称为负载电压系数或是占空比，K的变化率在0－1之间。
一般是周期T固定不便，调节t, 当t在0－T的范围内变化时，发热管的电压即在0－UAN之间变化，这种调节方法称为定频调宽法。
下面将要描述的PID调节器的算式在这里的实质即是运算求出一个实时变化的，能够保证加热温区在外界干扰的情况下仍能保持温度在一个较小的范围内变化的合理的负载电压系数K。
第 57 页2.温度控制的两个阶段温度控制系统是一个惯性较大的系统，也就是说，当给温区开始加热之后，并不能立即观察得到温区温度的明显上升；同样的，当关闭加热之后，温区的温度仍然有一定程度的上升。
另外，热电偶对温度的检测，与实际的温区温度相比较，也存在一定的滞后效应。
这给温度的控制带来了困难。
因此，如果在温度检测值（PV）到达设定值时才关断输出，可能因温度的滞后效应而长时间超出设定值，需要较长时间才能回到设定值；如果在温度检测值（PV）未到设定值时即关断输出，则可能因关断较早而导致温度难以达到设定值。
简述闭环控制过程
简述闭环控制过程
一、什么是闭环控制呢？
咱就把闭环控制想象成一个超级智能的小循环。
比如说，你想让你的小宠物龟保持在一个合适的温度环境里。
那这个温度就是你的目标值啦。
二、传感器登场
这时候就有一个像小侦探一样的传感器，它一直在监测龟龟所在环境的温度。
就好像它一直在跟龟龟的环境说：“嘿，我在看着你呢，你现在啥温度啊？”如果这个温度跟咱们设定的目标值不一样，那它就会发现这个情况。
三、控制器的决策
传感器发现温度不对后，就会告诉控制器。
控制器就像一个超级大脑，它会根据传感器传来的信息进行思考。
如果温度太低了，它就会想办法把温度升高；如果温度太高了，它就得想办法降温。
四、执行器的行动
然后呢，执行器就会按照控制器的指示行动。
比如说，如果要升温，可能是一个加热装置开始工作；如果要降温，可能是一个小风扇开始转起来。
五、再监测
执行器行动之后，传感器又会继续监测环境温度。
这个时候呢，就看温度是不是接近或者达到我们设定的目标值了。
如果还没有达
到，那整个过程就会再重复一遍，直到温度达到合适的范围。
六、这就是闭环控制啦
它就像是一个不断调整自己的小循环，总是在努力让实际的情况符合我们预先设定的目标值。
就像我们自己的生活，有时候我们设定了一个目标，比如减肥或者学习成绩提高，我们也会不断地监测自己的情况，然后根据情况调整自己的行动，直到达到目标。
所以说，闭环控制其实在生活中到处都有它的影子呢。
闭环控制系统设计与实现
闭环控制系统设计与实现闭环控制系统是一种经典的控制系统，其设计和实现涉及到多个方面的知识。
在这篇文章中，我们将介绍闭环控制系统的基本概念、设计流程、实现方法和应用实例。
一、基本概念闭环控制系统也称为反馈控制系统，是指在控制过程中，通过对输出信号进行采样，并与期望输出进行比较，不断地调整系统参数，使输出信号逐渐接近期望输出信号，以达到控制目的的一种控制方式。
闭环控制系统由四个基本部分组成：输入、处理、输出和反馈。
其中，输入是指将输入信号送入系统中，处理是指系统对输入信号进行处理，输出是指处理后的信号送往外部，反馈是指将输出信号通过传感器采集后反馈给系统，以对系统进行参数调整。
控制系统的目标就是通过对反馈信号的采集和处理，不断地调整系统参数，使输出信号尽可能地接近期望输出信号。
二、设计流程闭环控制系统的设计流程主要包括以下几个步骤：1、确定控制对象和控制目标。
2、选择合适的传感器和执行器，并设计控制算法。
3、建立数学模型，分析系统的传递函数。
4、进行系统参数的测量和调整，以使系统达到最佳性能。
5、进行系统测试和调试，并对系统进行优化和改进。
三、实现方法1、模拟控制方法：模拟控制方法是指将物理系统模拟成电路或其他可以用电子元件实现的模型，通过模拟电路控制物理系统的运动。
模拟控制方法具有响应速度快、稳定性好、可靠性高等优点，但由于受到元器件的限制，不适合处理大型、高精度的控制系统。
2、数字控制方法：数字控制方法是指将物理系统的运动状态转换为数字信号，通过计算机编程的方式进行控制。
数字控制方法由于具有计算机高速、精度高、稳定性好等特点，被广泛应用于工业控制、机器人控制等领域。
3、混合控制方法：混合控制方法是模拟控制方法和数字控制方法的结合，兼具两者的优点和劣势。
混合控制方法一般采用计算机作为系统控制器，通过接口电路将计算机和模拟电路连接起来，实现系统控制。
四、应用实例1、水压控制系统：水压控制系统是对水压进行控制的一种控制系统。
温度闭环控制系统的设计及实现
温度闭环控制系统的设计及实现概述：设计步骤：1.传感器选择：选择合适的温度传感器对环境温度进行测量。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和数字温度传感器等。
根据具体需求和应用场景选择合适的传感器。
2.控制器设计：设计合适的控制器用于比较测量的温度与设定温度之间的差异，并输出相应的控制信号。
常见的控制器有PID控制器和模糊控制器等。
根据应用的要求选择合适的控制器算法。
3.执行器选择：根据控制器的输出信号选择合适的执行器进行相应的控制动作。
执行器可以是继电器、电动阀门、加热器、冷却设备等。
具体选择根据需求来确定。
4.控制策略：设计合适的控制策略用于控制系统的稳定性和性能。
常见的控制策略包括开环控制和闭环控制。
闭环控制根据实际测量值进行调整，可以更精确地控制温度。
实施步骤：1.硬件搭建：根据设计需求，搭建硬件平台，将传感器、控制器和执行器连接起来，并与控制系统结合。
2.传感器测量：将传感器放置在需要测量温度的位置，利用传感器测量环境温度，并将测量结果传递给控制器。
3.控制算法实现：根据所选择的控制算法，编写相应的控制逻辑实现。
对于PID控制器，需要调整参数来优化控制性能。
4.控制动作实施：根据控制器的输出信号，控制执行器进行相应的动作。
比如，如果温度过高，可以通过控制加热器进行降温。
5.性能调试和优化：对控制系统进行调试和优化，以提高系统的控制性能。
可以通过监测温度的变化，调整控制策略和参数，进一步优化系统的性能。
6.系统应用：将温度闭环控制系统应用于实际场景，进行实际应用测试和评估。
根据测试结果对系统进行进一步优化和改进。
总结：温度闭环控制系统的设计及实现包括传感器选择、控制器设计、执行器选择、控制策略设计以及硬件搭建和软件实现等步骤。
通过合理的设计和实施，可以实现对环境温度的准确控制。
根据具体需求和应用场景，可以对系统进行优化和改进，以提高系统的性能和稳定性。
闭环温度控制器课程设计
闭环温度控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解闭环温度控制器的原理和功能，掌握其基本组成部分；2. 掌握温度传感器的工作原理，能正确选择和使用不同类型的温度传感器；3. 学会分析闭环温度控制系统的数学模型，理解其参数对系统性能的影响；4. 掌握闭环温度控制器的PID参数调整方法，能实现温度控制系统的稳定运行。
技能目标：1. 能运用所学知识，设计简单的闭环温度控制系统；2. 具备使用温度控制器和相关仪器进行实验操作的能力，能进行数据采集和分析；3. 能通过编程实现对温度控制系统的模拟和优化；4. 提高团队协作能力，学会与他人共同完成一个综合性的项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索科学原理的热情；2. 培养学生的创新意识和实践能力，使他们具备解决实际问题的信心；3. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高他们的责任心和自律性；4. 引导学生关注环保和节能问题，培养他们的社会责任感。
本课程旨在帮助学生掌握闭环温度控制器的相关知识，通过实践操作和项目设计，提高学生的动手能力和团队协作能力，同时培养他们热爱科学、关注社会发展的情感态度。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 闭环温度控制器原理：介绍闭环温度控制器的定义、分类、基本工作原理及其在工业和日常生活中的应用。
相关教材章节：第五章第一节2. 温度传感器：讲解温度传感器的种类、工作原理、性能特点及应用场合，重点掌握热电偶、热敏电阻等常见温度传感器。
相关教材章节：第五章第二节3. 闭环温度控制系统数学模型：分析闭环温度控制系统的数学模型，包括传递函数、状态空间表达式等，探讨参数变化对系统性能的影响。
相关教材章节：第五章第三节4. PID控制原理及参数调整：阐述PID控制的基本原理，分析比例、积分、微分环节对温度控制系统性能的影响，学习PID参数调整方法。
相关教材章节：第五章第四节5. 实践操作与项目设计：组织学生进行温度控制器相关实验，包括温度传感器使用、数据采集、PID参数调整等，开展综合性项目设计。
51. 如何利用闭环控制实现智能温控？
51. 如何利用闭环控制实现智能温控？51、如何利用闭环控制实现智能温控？在现代科技的飞速发展中，智能温控技术已经广泛应用于我们的生活和工业生产的各个领域。
从家庭中的空调、冰箱，到工业生产中的各类设备，智能温控都发挥着至关重要的作用。
而实现智能温控的关键技术之一，便是闭环控制。
那么，什么是闭环控制呢？简单来说，闭环控制是一种能够根据系统输出的实际情况与预期目标进行比较，并通过反馈机制不断调整控制输入，以使系统输出尽可能接近预期目标的控制方式。
在智能温控中，闭环控制的实现依赖于一系列的关键组件和技术。
首先，传感器是闭环控制中的“眼睛”。
它们负责实时监测温度等相关参数，并将这些数据准确地传递给控制系统。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻以及热敏电阻等。
这些传感器能够在不同的环境和温度范围内提供高精度的测量值。
例如，热电偶适用于高温环境的测量，而热敏电阻则在低温测量中表现出色。
通过合理选择和布置传感器，可以确保对温度的全面、准确感知。
有了传感器获取的温度数据，接下来就需要一个强大的控制器来进行分析和决策。
控制器通常是一个微处理器或者专用的控制芯片，它会将接收到的实时温度与预设的目标温度进行比较。
如果实际温度偏离了目标温度，控制器就会计算出需要调整的控制量。
例如，如果房间温度过低，控制器会发出指令增加加热功率；反之，如果温度过高，则会降低制冷功率或者停止加热。
执行器则是闭环控制中的“手脚”，负责根据控制器的指令来执行具体的操作。
在智能温控系统中，常见的执行器有加热元件、制冷压缩机、风扇等。
以空调为例，当控制器判断需要降温时，会启动制冷压缩机和风扇，将室内的热量排出；而当需要升温时，则会启动加热元件。
除了上述的硬件组件，软件算法在闭环控制中也起着举足轻重的作用。
先进的控制算法能够更快速、更准确地响应温度变化，实现更精细的温度控制。
例如，PID（比例积分微分）控制算法就是一种广泛应用于温控系统的经典算法。
它通过比例项、积分项和微分项的组合，对控制量进行精确计算，从而有效地消除温度偏差。
25. 如何通过闭环控制实现温湿度调节？
25. 如何通过闭环控制实现温湿度调节？25、如何通过闭环控制实现温湿度调节？在我们的日常生活和众多工业生产场景中，温湿度的调节控制具有至关重要的意义。
适宜的温湿度环境不仅能让我们感到舒适，还能保证许多产品的质量和生产过程的顺利进行。
而实现精准、高效的温湿度调节，闭环控制是一种极为有效的手段。
那么，什么是闭环控制呢？简单来说，闭环控制就像是一个不断自我修正的过程。
它通过对系统输出的实际值与设定的目标值进行比较，然后根据这个差值来调整输入，以使系统的输出能够尽可能地接近目标值。
要理解如何通过闭环控制实现温湿度调节，我们首先得了解温湿度的测量。
这就需要用到专门的传感器。
温度传感器常见的有热电偶、热电阻等，它们能够将温度的变化转化为电信号。
湿度传感器则有电容式、电阻式等多种类型，可以精确地测量环境中的湿度。
这些传感器把采集到的温湿度数据传输给控制器。
控制器就像是整个系统的大脑，它接收到数据后，会与我们预先设定的温湿度目标值进行对比。
如果实际测量值与目标值存在偏差，控制器就会计算出需要调整的量，并向执行机构发送控制信号。
执行机构是实现温湿度调节的直接部件。
在温度调节方面，常见的执行机构有空调、加热器等。
如果温度低于设定值，控制器会启动加热器来提高温度；反之，如果温度过高，就会控制空调制冷来降低温度。
对于湿度的调节，通常使用加湿器和除湿器。
当湿度低于目标值时，加湿器工作增加空气中的水分；而当湿度超出设定范围时，除湿器启动，去除多余的湿气。
为了让闭环控制能够更加精确和稳定地工作，还需要一些优化和改进的措施。
例如，合理选择传感器的安装位置非常重要。
如果传感器安装在不具有代表性的位置，测量到的数据就不能准确反映整个环境的温湿度情况，从而导致控制误差。
控制算法的选择也会影响控制效果。
常见的控制算法有 PID 控制（比例积分微分控制）。
PID 控制通过比例、积分和微分三个环节的作用，能够快速、准确地消除偏差，使系统达到稳定状态。
温度闭环控制系统
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：1.使温度对应的变送电压在0V到10V可调。
2.稳态时无静态速度误差。
3.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：R 0=R1=R2=100KΩ，R3=100KΩ，R4=1MΩ，R5=100KΩ，C1=1μF，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。
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图 6-1-3 温控加热和冷却原理图 注：温度模块的零位和满度，在出厂时已用专用设备调整，并用油漆封死，希望用户不要轻易调整。
二．
实验内容及步骤
实验机实现温度闭环控制系统原理框图见 图 6-1-4。 由于模数转换器（B8）的输入只能-5V~+5V 之间，因此在模拟 PID 控制电路上加了非线性电路，构 成了饱和型模拟 PID 控制电路。当其差值 e（t）较小时， （实际温度接近给定温度 Uk 时） ，仍然可以按标 准 PID 控制算法计算。 运行 LABACT 程序，选择综合实验菜单下的模拟/数字混合温控实验实验项目，再选择开始实验， 就会弹出温度示波器的界面（将自动加载相应源文件） 。点击开始将运行。 实验步骤： 注： ‘S ST’不能用“短路套”短接！ （1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’ 和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui） ： B1 单元中电位器的左边 K3 开关拨下（GND） ，右边 K4 开关拨下（0/+5V 阶跃） 。阶跃信号输出（B1 的 Y 测孔）调整为 3.3V 左右（调节方法：按下 SB2 阶跃信号按钮，调节电位器，用万用
综合控制实验
的积分时间常数；
Td —调节器的微分时间常数；
Kp U 0 (s) = Kp + + K p Td S U i (s) Ti S
模拟 PID 控制的传递函数为：
由 PID 模拟电路（图 6-1-2）得：
KP =
R 1 + R2 =3 R0
Ti = （R 1 + R2）C1 = 0.03
*注：C3 (IN-0) → A6（H1）测孔应使用特殊的‘大 - 小头连线’连接。 （c）跨接元件 将阻容元件库（A8）中的 4V 限幅二极管跨接到 A2 的（IN）和（OUT）测孔之间。 （3）运行、观察、记录： 该实验已规定采样周期 T=2 秒。 将信号发生器（B1）的阶跃信号按钮 SB2 按下，点击开始将运行。 在控制过程中，实际温度经数次振荡达到隐定值后，点击停止，把时间轴移至 30 秒/格或更大（在界 面的右上角显示） ，将观测到整个温度闭环控制曲线。 该实验的显示界面的上方显示有温控运行时间 xxx 秒， 每次点击 “开始” 键将启动时间从 0 开始计数。 。该两项数据的显示对观察实验的全过程将提 並同时显示有 PID 位置控制的调节器输出 P(k) 值（0~255） 供很大帮助。 目标温度的调节：可通过调节信号发生器（B1）的幅度控制电位器的幅值来调节目标温度的大小。 冷却：将信号发生器（B1）的阶跃信号按钮抬起（即由‘1’变‘0’ ） ；或者将（B1）幅度控制电位器 调到输出 0V，此时温度模块（C3）的电风扇开始旋转，即温度模块开始降温冷却。
Td = （
R 1R 2 + R 3）C 2 = 0.007 R 1 + R2
2、实现温度加热和冷却 对温控对象的加热，由本实验机的 CPU 形成数字化输出 P（k）后，由一个软件减法计数器的符号位 进行控制。程序启动后，每个采样周期开始时，减法计数器的符号被置‘1’ ，经锁存器 74LS73 的 Q5 输 出“1” ， 驱动达林顿复合晶体管 TIP122 经加热棒对温控对象加热，同时把计算结果 P（k）值送至减法计 数器，然后由定时脉冲进行减 1。当计数器被减至 0 后，符号为变成‘0’ ，锁存器 74LS73 的 Q5 输出“0” ， 关闭加热电路，停止加热。 P（k）值越大，加热时间越长，当 P（k） ≥ 255 时，则全程加热；P（k）值越小，加热时间越短，当 P（k） ≤ 0 时，则加热时间为 0。调节器输出 P(k) 值的有效范围为 0~255。 加热时，C3 单元的 LED 灯亮。冷却由 74LS273 输出 Q6 控制，Q6 输出高电平时风扇转动进行冷却，Q6 输出低电平时风扇停止。温控加热和冷却原理见图 6-1-3。 本模块采用装在散热器下的温度采集晶体管 AD590 进行测温， 当温度为 0℃时， C3 模块输出电压为 0V， 当温度上升，则输出电压线性增加；当温度为 76.5℃时输出电压为+4.98V，该电压值可在该模块的 IN-0 测孔上测到。
三．实验说明
模拟/数字混合温度闭环控制系统，由模拟 PID 控制电路、数字化输出电路、驱动及温度模块等组成闭 环温度控制系统。 当给定温度 U（k）接入后，与当前温度值 U（t） （温度模块的测温输出 IN-0）相比较，其差值 e（t） 输入到模拟 PID 控制电路，经 PID 解算成模拟 P（t）输出，该输出连接到模数转换器（B8）的 IN6，然后 由本实验机的 CPU 形成数字化输出 P（k）对温度模块加热。温度控制模块（C3）的输出 IN-0 输出反馈， 构成闭环温度控制系统。 给定温度值由 B1 模块的幅度控制电位器 Y 测孔给出（电压输出 0~+5V 对应温度为 0℃~76.5℃） ，同 时连接到模数转换器（B8）的 IN4，经 A/D 转换后作为给定温度值，在示波器界面上显示。温度控制模块 （C3）的输出 IN-0，经 A/D 转换后作为实际温度值（其输出值已连到模数转换器（B8）的 IN0，用户无须 再连线，在示波器界面上显示。 1、摸拟 PID 控制的实现
3
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第六章
综合控制实验
图 6-1-4
混合温度闭环控制系统原理图
（2）安置短路套、联线，构造模拟电路： （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 1 2 3 A1 A2 A6 跨接座号 S4，S8 S1，S8 S2，S6 1 2 3 4 5 6 7 信号输入 r(t) 运放级联 信号连线 信号连线 运放级联 信号连线 中断线 B1（Y） →A1（H1） A1（OUT）→A2（H1） A2（OUT）→B8(IN6) C3 (IN-0) → A6（H1）*注 A6（OUT）→A1（H2） A1（H1）→ B8（IN4） B9（OUT2）→ B9（IRQ6）
第六章
综合控制实验
6.1 模拟/数字混合温度闭环控制实验
一．实验要求
用模拟 PID 控制电路实现温度闭环控制，使温度稳定在某一给定值上。
图 6-1-1
模拟/数字混合温度闭环控制系统原理框图
二．实验目的
1、巩固闭环控制系统的基本概念。 2、了解温度的一种采集方法。 3、掌握模拟 PID 算法。 4、了解数字控制温度模块加热的原理。
图 6-1-2 PID（比例积分微分）环节模拟电路 按比例（P） 、积分（I） 、微分（D）通过线性组合构成控制量。 PID 控制算法的模拟表达式是：
1 P ( t ) = K p e ( t ) + Ti
∫ e(t )dt + T
0
t
d
de(t ) dt
式中， P( t ) —调节器的输出信号； e( t ) —调节器的偏差信号； K P —调节器的比例系数； Ti —调节器