多回路温度控制器的研究与设计

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第一章绪论
பைடு நூலகம்
等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛。５温控器具有参数自）整定功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能，根据历史经验及能控制对象的变化情况，自整相关控制参数，以动调保证控制效果的最优化。６温度控制系统具有控制）精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
丫７１６２１２
摘要
摘要
随着ＤＰＳ技术的迅猛发展，ＤＰ用Ｓ器件来作实时处理已成为当今和未来技术发展的一个新热点。由于工业过程控制的需要，温度控制器的应用也十分广泛。如何设计出控制精度高、满足生产高质量要求的温度控制器己成为目前的研究热点之本文以常规电阻工业加热炉为背景，设计了一个基于ＤＰ的多回路温度控制Ｓ器。由于温度控制系统为纯滞后系统，纯滞后会引起系统的不稳定或降低系统的工作性能。Ｓｉｍｔｈ预估器可以从理论上解决纯滞后系统的控制问题，但是被控对象的参数变化会对其效果产生不良影响，针对这一问本文在常规Ｐ题，ＩＤ控制方法下引入了具有参数自校正的Ｓｉ预估器。ｍｔｈ由于常规的处理器无法解决本系统存在的输入输出通道多、采样周期短等问题，本系统采用型号为Ｔ３０Ｃ４２Ｓ芯片作为处理器实现对多路温度信号ＭＳ２Ｖ５０的ＤＰ的采集及控制输出。仿真结果表明，采用本文方法，系统过渡过程比较良好，并能有效抑制纯滞后的影响。如果进一步改善，本系统可以应用到大多数需要温度检测与信号处理的工业以及商业应用领域当中。
ｃｍｅｉｆｌｗｉｎｅｔｐｒｕｍａｒａｄｎｌｃｓｏｍｒａｉｄｈｈｄｅｔｅｓｅｓａｐｅｓｃｌｓｃｅｅａｒｅｕｎｉｅｍｇｒ．ｏ
ＫｙｏｓＤＰｇａＳｎｌｅｏ，ａｕｉｎＳｉｐｄｔ，ｍｔｅｗｒ：（ｉｔｉａＰｃｓ）ａｃｉｔ，ｔｒｉｏＰｒｅｒｄＳＤｉｌｒｓｒＤｔｑｓｉｍｈｃｒａｅｇｏａｏｅａ
Ｄ适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制。
ａ能）够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。３能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。）４这些）温度控制系统普遍采用自适应控制、自控制、校正模糊控制、人工智能
ｉｎｆａｏ，ｅｓｇｍｔｄｄｔｉｔｎＩｃａｎＰＤｈｅｉｃｉｎｒｉＩｅｏ
第一章绪论
第一章绪论
１１引言．
随着微电子技术和微型计算机的迅猛发展，微机测量和控制技术以其逻辑简单、控制灵活、使用方便及性能价格比高的优点得到了迅猛发展和广泛应用。它不仅在航空、航天、铁路交通、冶金、电力、电讯、石油化、制造业等领域获得了广泛应用，而且其技术在日常生活中诸如微波炉、电冰箱、电视机、电动玩具、智能空调机等高科技产品也具有广阔的应用前景。尤其是许多智能仪表和测控系统中电脑控制技术的引入，使得传统仪器、仪表设备发生了根本变化，为工业生产的自动化、智能化莫定了坚实的技术基础。电阻炉广泛应用在机械、化工等领域，是主要的过程设备之一。尤其在材料行业，性能优劣决定了质量的高它的产品低。目对于炉温控制系统大都采用以前，微处理器为核心的计算机控制技术，既能提高设备的自动化程度，又能改善控制器的控制精度。但是，目前还有许多电阻炉的控制器完全由模拟ＰＤＩ控制电路组成，所以，对这部分电阻炉的控制系统进行技术改造具有重要的意义。由于模拟ＰＤ工控制器的控制精度较低，采用模拟ＰＤＩ控制器的控制系统己经不能满足生产高质量的要求。对老式电阻炉控制器必须进行技术改造，以提高控制精度、改善设备的综合性能，提高产品的成品率，增强市场的竞争力。工业生产对象大多在不同程度上存在着纯滞后。在工业过程闭环控制系统中，若存在纯滞后，也即在控制对象调节通道、测量元件及执行机构等环节存在纯滞后时，闭环特征方程中就存在纯滞后，而且存在纯滞后的环节较多时，系统纯滞后时间随之增加。由于纯时延的存在使得被调量不能及时反映控制信号的动作，控制信号的作用只有在延迟Ｔ以后才能反映到被调量；另一方面，当对象受到干扰而引起被调量改变时，控制器产生的控制作用不能及时对干扰产生抑制作用。含有纯滞后环节的闭环控制系统必然存在较大的超调量和较长的调节时间，纯滞后对象也因此而成为难控的对象。而且，纯滞后占整个动态过程的时间越长，难控的程度越大。一般认为纯迟延时间：与过程的时间常数Ｔ大于０３之比．则说该过程是具有大迟延的工艺过程。当下Ｔ／增加，过程中的相位滞后增加，使上述现象更为突出，有时甚至会因为超调严重而出现聚爆、结焦等停产事故：有时则可能引起系统的不稳定，被调量超过安全限，从而危及设备及人身安全。因此，大滞后系统的控制一直受到许多学者的关注，成为重要的研究课题之一。
关键词：ＤＰＳ，数据采集，Ｓｉｈｍｔ预估器，参数辨识，增量式ＰＤＩ
Ａｂｔａｔｓｒｃ
ＷｉｈａｄｌｍｎｏＤＰｎｌｙｅ－ｐｅｉｗｔＳｄｖｅｔｒｉｄｅｐｅｔＳｔｈｏｇ，ｔｅｃｓｇＤＰｉｓｔｅｅｏｈｐｖｆｅｏｒｌｍｒｓｎｉｃａｉｏｈｅｃｈａｅｙｏｅｅｆｕＴｍｅｔｅｔｌｒｅｇｐｄｍｎａｌａｂｍａｏｓｅｐａｒｃｒｌｉｂｎａｏｔｉａｙｓｄｅｒｃｔｆｃ．ｒｕｏｏｅｓｄｅｎｗｎｉａｌｔｎｓｔｔｎｄｄｓｐｃｓｒ．ｔｄｉｈｈｔｌｐｉｉａａｄｅｅｏｉｕｒｅｃｎｏＨｗｅｇｉｃｒｐｃｏｒｕｏｅｆｔｒｓｏｔｌｏｏｎｏｏａｅｈｅｎｙｏｓｇｎｐｃｉａｄｈｌｙｐｒｕｃｔｌｒｂｃｍｏｅｔｈｔｉｒｉｏｎｈｑａｔｔｅｔｅｒｌｈｓｏｅｏｈｏｔｃｅｓｎｉｕｉｅａｒｏｏｅａｅｇｍｎｎｆｅｏｓｐｒｅｔ．ｅｎｙｃｌＩｔａｉｅａｎｏｉｒｉａｃｉｕｔｈａｎｆｃａｈａｒｎ，ｓｌｔｉｒｔｅｓｎｅｓｙｔｇａｔｂｃｇｕｄｗｎｒ，ｇｎｅｔｎｒｅｉｕｅｓｋｏｈｔｉｃｋｕｓｄｎｒｅｅｄｓｎｕｉｏｔｔｐｒｕｃｎｏｅｂｓｏＤＰｐ．ｕｅｔｐｒｕｅｇａｔｒｅｅｔｅｔｌｒｄＳｃｉＢｃｓｔｅｅｔｅｉｍｌｕｅａｒｏｒ－ｍａｎｈｓｅｅａｈｍａｒｅｃｎｏｓｔｉａｅｅａｓｔｗｉｗｌｃｕｅｔｕｓｂｏｒｕｅｏｔｌｅｓｕｔｄｌｙｅｈｈｌｓｓｅｎｔｌｒｃｒｙｍｐｒｉｅｙｍｃｉａｙｍａｅｅｓｍｓｓｄｗｒｐｒｒａｃＴｅｔｌｌｏｐｒｔｅｙｔｗｌｅｅｗｌｆｏｅｏｎｅｈｃｎｏｐｂｍｕｉｄｌｓｅｉｂｓｖｄｌｋｆｍ．ｏｒｒｅｆｍｅｙｍｌｏｏｅａｓｌｅｉＳｉｐｄｔｉｄｓｎｄｐｌＢｔｃａｇｓｐｎｐｒｅｒｗｌｃｓｍｔｒｉｏｓｉｅｐｅｙｕｔｈｎｅｏｌｔａｔｓｌｅｈｃｒｅｇｒｒ．ｈｅｏｅｆａｍｅｉａａｕｎｇｔｅｕｎｅＡｍｎａｔｐｂｍＳｉｐｄｔｗｉｔｐｒｅｒｃｂｅａｖｉｅｃ．ｉｔｒｌ，ｔｒｉｏｈｈａｍｔｓｅｉｎｌｆｉｇｈｏｅｍｈｃｒｃｈａｅａｅｅｅｎ
１３国内．温度控制系统的发展概况
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。目我国在这方面的总体技术水平还处于２世纪８年代中前，００后期水平，成熟产品主要以 “ 点位”控制及常规的ＰＤＩ控制器为主，只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪
１２国外温度控制系统的发展情况．
自０来，由７年代以于工业过程控制的需要，特别是子技术和计算机技术的微电迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得显著成果。在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点
ｒｖｓｄｉｔｄｃｄｔｅｉｌｂｓｄｃｎｅｔｎｌｃｎｒｌｔｏ．ｅｉｉｎｒｕｅｉｈａｔｅｅｏｏｖｎｉａＰＤｔｍｅｈｄｅｓｏｎｒｃａｎｏＩｏｏ
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