计算机的控制课程设计(温度控制系统地设计与实现)
课程设计说明书 温度控制系统的设计与实现
课程设计说明书课程设计说明书题目：温度控制系统的设计与实现摘要温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。
温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。
温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。
本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一种温度控制系统建模与控制，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。
关键词：温度控制；建模；自动控制；过程控制；PIDAbstractIn industrial production with extremely extensive application, temperature control system is a typical process control system.Temperature control system has the larger inertia. It is the response signal to step off some of time.And it produces the adverse effect to the temperature measurement. The control system is the important industrial control index. Temperature is an important parameters in the process of industrial production. Also it is one of the main parameters of objects, many properties and characteristics of temperature, many important process only under certain temperature range can efficiently work. Therefore, the precise measurement of temperature control, reliable industrial production and scientific research has very important significance.This paper discusses the concept of process control system and introduces a kind of temperature control system .The electric kettle is the controlled object, PID algorithm is used for system design,through experience method to get the model of temperature control system and we can get the controlied response well.Keywords：Temperature control; Mathematical modeling; Automatic control;Process control; PID目录第一章概述 .......................................... 错误！未定义书签。
计算机控制课程设计――大纯时延一阶惯性环节温度控制系统.
目录一课程设计内容任务 (3)二对课设任务的解读 (3)三系统结构模型框图 (3)四各部分程序流程图 (4)五数字控制器设计 (5)六系统仿真 (6)七抗干扰性分析 (11)八硬件设计 (13)九系统设计硬件元素选型 (14)十心得体会.............................................................................. 16 十一参考文献 (16)附硬件设计图一、课程设计内容任务1、针对一个具有大纯时延时间的一阶惯性环节 (G(s=K*e-θs/(Ts+1温度控制系统和给定的系统性能指标, (工程要求相角裕度为 30~60,幅值裕度 >6dB;要求测量范围 -50℃~ 200℃,测量精度 0.5%,分辨率 0.2℃;2、书面设计一个计算机控制系统的硬件布线连接图,并转化为系统结构图;3、选择一种控制算法并借助软件工程知识编写程序流程图;4、用 MATLAB 和 SIMULINK 进行仿真分析和验证;K=10*log(C*C-sqrt(C,rand(‘state’,C,T=rand(1, θ=0或 T/2, C 为学号的后 3位数,如:C=325, K=115.7, T=0.9824, θ=0或 0.4912;5、进行可靠性和抗干扰性的分析;6、书写设计体会和心得。
二、对课设任务的理解和分析1、该任务是针对一个特定的控制对象进行可靠性和稳定性控制,选取实际生活中常见的温度为控制对象;2、该任务只需要一个控制对象,进行可靠性和抗干扰性分析时设定随机干扰量, 观察仿真图形和性能,故可以选取简单回路控制系统模型进行设计;3、硬件设计过程采取分步设计,由局部到整体,主要有温度检测模块、输入通道部分、输出通道部分、接口扩展部分、晶振和复位电路模块、调压触发电路、数码管显示等; 4、取θ= T/2, 大纯时延系统的控制算法有多种,根据其特定性能,本设计在 PID 算法和达林算法之间权衡之后做出选择,最终采用达林控制算法来实现系统控制,取期望闭环传递函数 H(s,求解出数字控制器 D(z及其差分方程;5、编写程序流程图,采取正确的思路和方法,包括主程序流程图、 8155初始化、滤波、键盘输入、达林算法、延时等;6、仿真分析和验证过程采用 MATLAB 和 SIMULINK 实现,主要针对仿真性能调节系统参数, 并结合典型输入信号的随机干扰进行可靠性、稳定性和抗干扰性分析。
计算机控制技术课程设计-电阻炉温度控制系统设计
合肥工业大学《计算机控制技术》课程设计——电阻炉温度控制系统设计学院专业姓名学号＿_＿__＿_ _＿＿＿____ ＿完成时间摘要:电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。
间接加热式电阻炉,就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件,电流通过加热元件时产生热量,再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。
直接加热式电阻炉,是将电源直接接在所需加热的材料上,让强大的电流直接流过所需加热的材料，使材料本身发热从而达到加热的效果。
工业电阻炉,大部分采用间接加热式，只有一小部分采用直接加热式。
由于电阻炉具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布均匀、环保等优点，应用十分广泛.关键词:炉温控制；高效率;加热一、总体方案设计本次课程设计主要就是使用计算机以及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统，从而使系统达到工艺要求的性能指标。
１、设计内容及要求电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率,使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。
在本控制对象电阻加热炉功率为8KW，有220Ｖ交流电源供电,采用双向可控硅进行控制。
２、工艺要求及要求实现的基本功能本系统中所选用的加热炉为间接加热式电阻炉，控制要求为采用一台主机控制8个同样规格的电阻炉温度;电炉额定功率为20 kＷ；)恒温正常工作温度为１000℃,控温精度为±１%;电阻炉温度按预定的规律变化,超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性;具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±１℃;具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。
3、控制系统整体设计电阻炉温度计算机控制系统主要由主机、温度检测装置、A/D转换器、执行机构及辅助电路组成.系统中主机可以选用工业控制计算机、单片微型计算机或可编程序控制器中的一种作为控制器,再根据系统控制要求,选择一种合理的控制算法对电阻炉温度进行控制。
计算机控制课程设计温度控制系统的设计与实现
课程设计说明书题目：温度控制系统的设计与实现学生姓名：学院：电力学院系别：自动化专业：自动化班级：指导教师：二〇一年一月十四日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：计算机控制系统课程设计学院：电力学院班级：自动化07-3班学生姓名：石鑫学号：指导教师：刘磊李志明摘要温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。
温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。
温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。
本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一种温度控制系统建模与控制，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。
关键词：温度控制；建模；自动控制；过程控制；PIDAbstractIn industrial production with extremely extensive application, temperature control system is a typical process control system.Temperature control system has the larger inertia. It is the response signal to step off some of time.And it produces the adverse effect to the temperature measurement. The control system is the important industrial control index. Temperature is an important parameters in the process of industrial production. Also it is one of the main parameters of objects, many properties and characteristics of temperature, many important process only under certain temperature range can efficiently work. Therefore, the precise measurement of temperature control, reliable industrial production and scientific research has very important significance.This paper discusses the concept of process control system and introduces a kind of temperature control system .The electric kettle is the controlled object, PID algorithm is used for system design,through experience method to get the model of temperature control system and we can get the controlied response well.Keywords：Temperature control; Mathematical modeling; Automatic control;Process control; PID目录第一章概述..........................................................................................................................................1.1 题目背景及应用意义...........................................................................................................1.2 本文内容及工作安排 (1)第二章系统组成及被控对象分析（被控对象数学建模） (3)2.1 系统组成 (3)2.1 被控对象分析（被控对象数学建模） (5)第三章控制策略设计及仿真研究 (11)3.1 控制策略设计 (11)3.2 仿真研究 (15)第四章控制策略实现 (18)4.1 组态环境下控制策略编程实现 (18)4.2 力控软件 (18)4.3 运行结果分析 (20)第五章总结 (22)参考文献 (23)第一章概述1．1 题目背景及应用意义在近四十年的时间里，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模集成电路这样四个阶段，尤其是随着半导体集成技术的飞跃发展，七十年代初诞生了一代新型的电子计算机——微型计算机，使得计算机应用日益广泛；目前，计算机应用已渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度。
温度控制系统(课程设计)
长安大学《单片机原理及接口技术》课程设计（简易温度控制系统）专业：电气工程及其自动化学号： 2804060132姓名：任晴利指导老师：段晨东时间： 2008.12.22～2009.01.03目录目录。
题目。
摘要。
需求分析。
方案比较。
硬件设计。
硬件电路设计。
总体电路设计。
软件设计。
调试及结果分析。
附录1 电路程序。
附录2 电路总图。
题目：简易温度控制系统一．任务设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。
控制对象为自定。
图一 恒温箱控制系统二．要求设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度。
（3）被控对象温度采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示。
（4）温度控制的静态误差≤2℃。
扩充功能：控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。
恒温箱 执行器 可编程 控制器 显示器 变送器 设置键盘 电源 220V AC 温度传感器摘要本系统以A T89S52单片机芯片为核心，组成温度测量和控制系统，采用DS18B20数字温度传感器对温度进行实时采样，并将测量结果用数码管实显示，可以运用键盘按钮对温度进行设定，并且驱动加热器或制冷器将温度调整到设定温度，其功能完善，人机界面良好，可靠性高，AbstractThe system to single-chip AT89S52 chip as the core, the composition of the control of temperature control system of the adoption of digital temperature sensor DS18B20 temperature sampling, real-time display with digital temperature control, you can use the keyboard for temperature regulation, the use of heater and cooler temperature adjustments to improve its functions, a good man-machine interface, high reliability一、需求分析根据题目的具体要求，经过阅读思考，可对题目的具体任务、功能、技术指标等作如下分析。
计算机控制技术课程设计报告基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告
一、控制对象：1.2.1 被控对象本次设计为软件仿真，通过PID算法控制系统在单位阶跃信号u(t)的激励下产生的零状态响应。
传递函数表达式为：1.2.2 设计规定规定系统可以快速响应，并且可以迅速达成盼望的输出值。
本次设计选用PID控制算法，PID控制器由比例控制单元P、积分控制单元I和微分控制单元D组成。
其输入与输出的关系为式中，为比例系数；为积分时间常数；为微分时间常数。
二、控制规定分析：设定目的温度，使温度呈单位阶跃形式在目的温度处趋于震荡稳定。
使系统可以在任意设定的目的温度下，从现有温度达成目的温度，并趋于稳定状态。
三、可行性分析:参考国内外的技术资料，可以通过计算机仿真技术实现该模拟温度闭环控制系统；运用C语言实现基于PID算法的模拟温度闭环控制系统。
四、总体设计：4.1控制系统组成控制系统框图如图1所示。
图1 控制系统框图4.2工作原理：在图1 所示系统中，D(z)为该系统的被控对象，零状态下，输入为单位阶跃信号R 的输出反馈给输入。
在参数给定值R的情况下，给定值R 与反馈值比较得到偏差，通过PID 调节器运算产生相应的控制量，PID 调节器的输出作为被控对象的输入信号，是输入的数值稳定在给定值R 。
4.3模拟PID 控制算法原理：在模拟系统中PID 算法的表达式为：式中，P(t)为调节器输出信号，e(t)为调节器偏差信号，它等于测量值与给定值之差；Kp 为调节器的比例系数，1/T1为调节器的积分时间， Td 为调节器的微分时间。
在计算机控制系统中，必须对上式进行离散化使其成为数字式的差分方程。
将积分式和微分项近似用求和及增量式表达。
即：PID 控制器 D(z) u 1(t) R + e(t) _ u(t)将上面两个式子代入第一式，得：由此式可以运用递推求出K-1次的PID输出表达式用K-1次的输出减去第K次的输出得：4.4系统设计流程图由此可以编制基于PID算法的C语言程序实现温度闭环控制系统。
计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计
计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计引言温度控制是在很多工业和生活应用中至关重要的一项技术。
随着计算机控制技术的发展和普及，利用计算机控制温度已经成为一种常见的方法。
本文将介绍一个基于计算机控制技术的温度控制系统设计。
系统设计系统框架本系统采用分布式控制结构，由三个主要组成部分组成：传感器模块、控制模块和执行模块。
系统框架系统框架传感器模块负责实时采集温度数据，并将数据传送给控制模块。
控制模块根据传感器模块的数据和预设的设定值进行逻辑判断和决策，然后将决策结果发送给执行模块。
执行模块根据控制模块的结果来控制实际的温度执行设备。
硬件设计本系统需要以下硬件组件：•温度传感器：用于实时采集温度数据。
•控制器：用于运行控制模块的程序。
•执行器：用于控制温度执行设备。
软件设计本系统需要以下软件组件：•控制程序：负责接收温度传感器传输的数据，进行逻辑判断和决策，并将结果发送给执行程序。
•执行程序：根据控制程序的结果控制实际的温度执行设备。
•用户界面：提供友好的用户界面，用于设定温度控制的设定值和查看实时的温度数据。
系统流程系统主要分为三个阶段：温度数据采集、控制决策和执行控制。
温度数据采集1.温度传感器开始采集温度数据。
2.传感器将采集到的温度数据发送给控制程序。
控制决策1.控制程序接收到温度数据。
2.控制程序根据预设的设定值和温度数据进行逻辑判断。
3.根据逻辑判断结果，控制程序生成相应的控制方案。
4.控制程序将控制方案发送给执行程序。
执行控制1.执行程序接收到控制方案。
2.执行程序根据控制方案控制实际的温度执行设备。
3.执行程序将执行结果反馈给控制程序。
功能设计温度设定功能用户可以通过用户界面设定温度控制的设定值。
用户界面将设定值发送给控制程序，控制程序将设定值存储在内存中。
实时数据显示功能用户界面可以实时显示温度传感器采集到的温度数据。
温度数据通过控制程序发送给用户界面，并在用户界面显示。
控制逻辑设计控制程序根据采集的温度数据和设定值进行逻辑判断，判断温度是否超过设定值的上限或下限。
智能温度控制系统设计课程设计
智能温度控制系统设计课程设计一、引言随着科技的进步和人们对生活品质的要求提高，智能温度控制系统在现代生活中扮演着重要的角色。
本课程设计将通过对智能温度控制系统的设计与实现，培养学生的综合能力，提高他们在工程领域的实际操作能力和创新意识。
二、课程设计目标本课程设计旨在培养学生的以下能力：1. 掌握智能温度控制系统的设计原理和工作机制；2. 熟悉温度传感器、执行器、控制器等元件的选型和使用方法；3. 学会使用单片机编程，实现智能温度控制系统的功能；4. 掌握软硬件调试和故障排除的方法；5. 培养学生的团队合作精神和创新能力。
三、课程设计内容1. 温度传感器原理和选型：介绍常见的温度传感器类型，如热敏电阻、热电偶、半导体温度传感器等，并讲解其原理和特点。
通过实验，学生将学会如何选择合适的温度传感器。
2. 智能温度控制系统设计：通过对温度传感器采集到的信号进行处理，设计一个智能温度控制系统。
学生将学习如何使用控制器来实现温度的监测和控制，并能够根据需求进行温度设定和控制策略的调整。
3. 单片机编程：学生将学习单片机的基本原理和编程方法，了解控制系统的实现过程。
通过编写程序，实现温度传感器与控制器之间的数据交互，并控制执行器进行温度调节。
4. 软硬件调试和故障排除：学生将学习如何进行软硬件调试，找出系统中可能存在的问题并进行修复。
通过实际操作，培养学生的问题解决能力和实践经验。
5. 课程设计报告撰写：学生需要撰写一份完整的课程设计报告，详细描述系统设计的过程和实现的功能。
报告中应包括系统原理、元件选型、编程代码、系统调试和实验结果等内容。
四、课程设计实施步骤1. 团队组建：学生将组成小组，每个小组由3-5名学生组成，分工合作完成课程设计任务。
2. 系统设计计划：小组根据课程设计要求，制定系统设计计划，明确任务分工和时间安排。
3. 温度传感器选型和实验：小组成员根据需求和实验结果，选择合适的温度传感器，并进行实验验证。
温度控制系统(计算机控制课设)
中北大学课程设计任务书2012/2013学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：自动化学生姓名：学号：09050542 课程设计题目：温度程序控制系统设计起迄日期: 2013年1 月7日~2013年1 月18日课程设计地点:中北大学指导教师:张艳兵张秀艳系主任:王忠庆下达任务书日期: 2013年 1 月 7日课程设计任务书课程设计任务书4．主要参考文献：1、李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，20052、张艳兵、赵建华、鲜浩.计算机控制技术.北京：国防工业出版社，20083 、袁保生.Protel99SE电路设计实验指导.太原：中北大学，20104、胡锦、蔡谷明、梁先宇. 单片机技术使用教程. 北京：高等教育出版社，2003.5、李勋. 单片机实用教程. 北京：北京航空航天大学出版社，2000.6、李晓莹. 传感器与测试技术. 北京：高等教育出版社,2004.5.设计成果形式及要求：课程设计说明书1份原理图和PCB图各1份程序清单1份6．工作计划及进度：起迄日期工作内容2013年1月7日~ 1月8 日 1月 9日~ 1月11日 1月12日~ 1月14 日1月 15日~ 1月16日1月 17日~ 1月18 日查阅资料，确定设计方案设计硬件电路画出流程图，编写控制程序撰写课程设计说明书课程设计答辩系主任审查意见：签字：年月日基于单片机的电炉温度检测、控制系统摘要：本文主要解决对电炉的温度进行实时检测和控制的问题。
采集电炉的温度，并控制在一定的温度。
一．原理电炉温度控制系统是闭合的反馈系统。
温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成，其系统组成框图如图1所示。
被控制对象是大容量、大惯性的电炉温度对象，是典型的滞后环节，在这里近似为包含有纯滞后的一阶滞后；由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器，图1温度控制系统结构图如下：图2二．硬件电路设计1.传感器的选择（1）铂金电阻Pt100具有高精度、高稳定、宽泛的工作温度范围。
【精品】计算机控制技术课程设计温度控制系统设计
课程设计题目温度控制系统设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师2014年6月24日课程设计任务书题目：温度控制系统设计要求完成的主要任务:被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
可控硅控制器输入为0－5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0－5伏，对象的特性为二阶惯性系统,惯性时间常数为T1＝20秒，滞后时间常数为τ＝10秒。
1）设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2）编写积分分离PID算法程序，从键盘接受K p、T i、T d、T及β的值；3）通过数据分析T i改变时对系统超调量的影响.4）撰写设计说明书。
时间安排:6月9日查阅和准备相关技术资料,完成整体方案设计6月10日—6月12日完成硬件设计6月13日-6月15日编写调试程序6月16日-6月17日撰写课程设计说明书6月18日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本次课程设计我设计的题目是温度控制系统。
通过专业课程的学习，我将引入计算机，单片机,传感器，以及PID算法来实现电炉温度的自动控制，完成课程设计的任务.计算机的自动控制是机器和仪表的发展趋势,它不仅解放了劳动力，也比以往的人为监控更准确,更及时。
一旦温度发生变化，计算机监控系统可以立即检测到并通过模拟量数字通道传送到计算机。
计算机接收到信号后通过与给定值进行比较后，计算出偏差，再通过PID控制算法给出下一步将要执行的指令。
最后通过模拟量输出通道将指令传送到生产过程，实现机器仪表的智能控制.本次课程设计用到了MATLAB这一软件，通过编写程序，将被控系统离散化。
再通过MATLAB中的simulink 仿真功能，可以看到随着Ki,Kp，Kd改变波形发生的改变,从而可以通过波形直观地看出PID参数对系统动态性能的影响。
c51温度控制课程设计
c51温度控制课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握51温度控制的基本原理和操作方法，能够运用所学知识分析和解决实际问题。
具体分为以下三个部分：1.知识目标：学生需要了解和掌握51温度控制系统的组成、工作原理以及相关概念。
2.技能目标：学生能够熟练操作51温度控制系统，进行温度控制实验，并能够分析实验结果。
3.情感态度价值观目标：通过本节课的学习，培养学生对温度控制技术的兴趣和热情，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.51温度控制系统的组成和工作原理。
2.温度控制操作方法和相关注意事项。
3.温度控制实验的步骤和实验结果分析。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：用于讲解51温度控制系统的组成、工作原理和相关概念。
2.讨论法：通过小组讨论，引导学生深入理解温度控制操作方法和相关注意事项。
3.实验法：让学生动手进行温度控制实验，培养实际操作能力和分析问题的能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：提供51温度控制系统的基本原理和操作方法。
2.多媒体资料：通过视频、图片等形式，丰富学生的学习体验。
3.实验设备：为学生提供实际操作的机会，培养动手能力。
4.参考书：为学生提供更多的学习资料，拓展知识面。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等表现，评估学生的学习态度和理解程度。
2.作业：布置与课程内容相关的作业，评估学生的掌握程度和应用能力。
3.考试：安排一次课程考试，测试学生对51温度控制系统知识点的掌握程度。
4.实验报告：评估学生在温度控制实验中的操作技能和实验报告撰写能力。
六、教学安排本节课的教学安排如下：1.教学进度：按照教材的章节顺序，合理安排每个章节的教学内容和时间。
计算机控制课程设计――大纯时延一阶惯性环节温度控制系统
目录一课程设计内容任务,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,二对课设任务的解读,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,, 3三系统结构模型框图,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,, 3四各部分程序流程图,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,, 4五数字控制器设计,,,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,, 5六系统仿真,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 6七抗干扰性分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 11八硬件设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 13九系统设计硬件元素选型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 14十心得体会,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 16 十一参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 16附硬件设计图一、课程设计内容任务1、针对一个具有大纯时延时间的一阶惯性环节(G(s=K*e- θs/(Ts+1温度控制系统和给定的系统性能指标, (工程要求相角裕度为30~60,幅值裕度>6dB;要求测量范围-50℃~ 200℃ ,测量精度0.5%,分辨率0.2℃ ;2、书面设计一个计算机控制系统的硬件布线连接图,并转化为系统结构图;3、选择一种控制算法并借助软件工程知识编写程序流程图;4、用MATLAB 和SIMULINK 进行仿真分析和验证K=10*log(C*C- sqrt(C,rand( ‘ state ' ,C,T=ran或d(1 T, /2, Cθ 为=0学号的后3位数, 如:C=325, K=115.7, T=0.9824, θ或= 0.4912;5、进行可靠性和抗干扰性的分析;6、书写设计体会和心得。
二、对课设任务的理解和分析1、该任务是针对一个特定的控制对象进行可靠性和稳定性控制,选取实际生活中常见的温度为控制对象;2、该任务只需要一个控制对象,进行可靠性和抗干扰性分析时设定随机干扰量, 观察仿真图形和性能,故可以选取简单回路控制系统模型进行设计;3、硬件设计过程采取分步设计,由局部到整体,主要有温度检测模块、输入通道部分、输出通道部分、接口扩展部分、晶振和复位电路模块、调压触发电路、数码管显示等;4、取θ= T/2,大纯时延系统的控制算法有多种,根据其特定性能,本设计在PID 算法和达林算法之间权衡之后做出选择,最终采用达林控制算法来实现系统控制,取期望闭环传递函数H(s,求解出数字控制器D(z 及其差分方程;5、编写程序流程图,采取正确的思路和方法,包括主程序流程图、8155 初始化、滤波、键盘输入、达林算法、延时等;6、仿真分析和验证过程采用MATLAB 和SIMULINK 实现,主要针对仿真性能调节系统参数, 并结合典型输入信号的随机干扰进行可靠性、稳定性和抗干扰性分析。
计控必做温度控制课程设计
计算机控制技术课程设计温度闭环控制系统1 设计目的1.了解温度调节闭环控制系统软硬件设计。
2.熟练掌握PID控制规律及算法。
2 所用设备PC机一台，TD-PITE实验装臵一套。
3 设计内容温度闭环控制原理如图1所示。
人为数字给定一个温度值，与温度测量电路得到的温度值（反馈量）进行比较，其差值经过PID运算，将得到控制量并产生PWM脉冲，通过驱动电路控制温度单元是否加热，从而构成温度闭环控制系统。
图1 温度控制实验原理图温度控制单元中由7805与一个24Ω的电阻构成回路，回路电流较大使得7805芯片发热。
用热敏电阻测量7805芯片的温度可以进行温度闭环控制实验。
由于7805裸露在外，散热迅速。
实验控制的最佳温度范围为50～70℃。
4 温度传感器温度传感器采用的是 NTC MF58-103 型热敏电阻，具体电路连接如下：R t R 110K 500温度值与对应AD 值的计算方法如下：25℃：Rt ＝10K V AD ＝5×500 / (10000＋500)＝0.238(V) 对应AD 值：0CH 30℃：Rt ＝5.6K V AD ＝5×500 / (5600＋500)＝0.410(V) 对应AD 值：15H 40℃：Rt ＝3.8K V AD ＝5×500 / (3800＋500)＝0.581(V) 对应AD 值：1EH 50℃：Rt ＝2.7K V AD ＝5×500 / (2700＋500)＝0.781(V) 对应AD 值：28H 60℃：Rt ＝2.1K V AD ＝5×500 / (2100＋500)＝0.962(V)对应AD 值：32H100℃：Rt ＝900 V AD ＝5×500 / (900 ＋500)＝1.786 (V) 对应AD 值：5AH ……测出的AD 值是程序中数据表的相对偏移，利用这个值就可以找到相应的温度值。
pid温度控制系统课程设计
pid温度控制系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PID温度控制系统的基本原理、组成及应用，培养学生运用PID控制理论分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：–了解PID控制器的原理、结构和参数调整方法；–掌握PID控制系统的稳定性、快速性和精确性评价指标；–熟悉PID控制器在不同工业过程中的应用。
2.技能目标：–能够运用PID控制理论分析和解决实际控制系统问题；–能够运用编程软件（如C、Python等）实现PID控制器；–具备对PID控制系统进行调试和优化能力。
3.情感态度价值观目标：–培养学生动手实践能力和团队合作精神；–培养学生对自动控制领域的兴趣，提高其学术素养；–使学生认识到PID控制系统在现代工业中的重要地位，增强其责任感。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下三个方面：1.PID控制器原理：介绍PID控制器的基本概念、结构和工作原理，使学生了解PID控制器在控制系统中的作用。
2.PID控制系统分析：讲解PID控制系统的稳定性、快速性和精确性评价指标，培养学生运用这些指标分析和评价PID控制系统的性能。
3.PID控制器应用：介绍PID控制器在不同工业过程中的应用，如温度控制、流量控制、液位控制等，使学生学会运用PID控制理论解决实际问题。
三、教学方法为实现课程目标，本课程采用以下教学方法：1.讲授法：讲解PID控制器原理、分析和应用，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：分析实际工业过程中的PID控制系统，培养学生运用PID控制理论解决实际问题。
3.实验法：学生进行PID控制系统实验，使学生动手实践，加深对PID控制理论的理解。
4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
四、教学资源为实现课程目标，本课程需准备以下教学资源：1.教材：选用《自动控制原理》等权威教材，为学生提供系统、科学的理论知识学习。
2.参考书：提供相关领域的经典著作和论文，拓展学生的知识视野。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计计算机控制技术是一门涵盖计算机科学、自动控制和电子工程等多个学科的交叉学科。
它主要研究在计算机硬件、软件和通讯网络等方面，如何将现代计算机技术与自动控制技术相结合，实现自动化生产和智能化控制。
在计算机控制技术的课程设计中，学生需要掌握一些基本的技能和知识，如计算机系统结构、编程语言、算法和数据结构、数字信号处理、控制理论和实践等等。
下面将从几个方面介绍计算机控制技术的课程设计。
一、计算机系统结构计算机系统结构是计算机控制技术的基础，也是课程设计的重要内容之一。
学生需要掌握计算机系统中各个部件的功能和相互关系，如CPU、内存、硬盘、显卡、主板等等。
此外，学生还需要了解计算机系统的工作原理和组成结构，以及如何进行系统维护和管理。
在课程设计中，学生可以通过搭建计算机系统来加深对计算机系统结构的理解。
例如，学生可以选择一些常用的硬件和软件，如Intel 处理器、AMD显卡、Windows操作系统等，通过组装和安装来建立自己的计算机系统。
此外，学生还可以通过模拟器等工具来模拟计算机系统的工作过程，加深对计算机系统结构的理解。
二、编程语言编程语言是计算机控制技术中最重要的技能之一，也是课程设计的核心内容之一。
学生需要掌握一种或多种编程语言，如C、C++、Java等，以及编程语言的语法、数据类型、控制语句、函数等基本概念。
在课程设计中，学生可以选择一个合适的编程语言，完成一个小型的编程项目。
例如，学生可以设计一个简单的计算器程序，实现加减乘除等基本运算功能。
通过编程项目的实践，学生可以加深对编程语言的理解和掌握，提高编程能力。
三、算法和数据结构算法和数据结构是计算机控制技术中非常重要的概念和技能，也是课程设计的重要内容之一。
学生需要掌握常见的算法和数据结构，如排序算法、查找算法、链表、栈、队列等等。
在课程设计中，学生可以选择一个算法或数据结构，完成一个小型的程序设计项目。
例如，学生可以设计一个排序算法，实现对一组数据的排序。
plc温度控制课程设计
plc温度控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）在工业温度控制中的应用原理。
2. 学生能掌握温度传感器的工作机制及其在PLC系统中的作用。
3. 学生能描述温度控制系统中常用的PID控制算法的基本概念。
技能目标：1. 学生能够运用PLC软件设计简单的温度控制程序。
2. 学生能够进行温度控制系统的调试和故障排查。
3. 学生能够通过小组合作，完成一个综合性的温度控制项目，展示其编程和调试能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术及PLC在工业控制中应用的兴趣，增强其探究工业技术问题的热情。
2. 培养学生团队合作意识，学会在小组内部分工合作，共同解决问题。
3. 通过对工业自动化控制系统的学习，加强学生对安全生产、节能环保的认识和责任感。
本课程设计旨在结合学生年级特点，通过理论与实际操作相结合的方式，使学生不仅掌握PLC温度控制的相关理论知识，而且能够将其应用于实际问题的解决中，提升学生的实践操作能力和创新思维能力。
同时，通过小组合作与项目实施，培养学生的沟通协作能力和工程素养，强化其对工业自动化领域的认知和情感态度。
二、教学内容1. PLC基础知识回顾：PLC的基本结构、工作原理、编程语言及常用指令。
2. 温度传感器原理：温度传感器类型，如热电偶、热敏电阻；传感器信号采集与转换。
- 教材章节：第三章“传感器与执行器”，第2节“温度传感器”。
3. PID控制算法：PID控制原理，参数整定方法，PID在温度控制中的应用。
- 教材章节：第五章“过程控制”，第3节“PID控制算法”。
4. PLC温度控制程序设计：温度控制程序的结构设计，编程步骤及技巧。
- 教材章节：第四章“PLC控制系统设计”，第2节“控制程序设计”。
5. 温度控制系统的调试与故障排查：系统调试方法，常见故障分析及解决策略。
- 教材章节：第六章“PLC控制系统调试与维护”，第1节“系统调试”。
6. 综合项目实践：分组进行温度控制项目的设计、编程、调试及优化。
matlab温度控制系统课程设计
matlab温度控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握MATLAB软件在温度控制系统中的应用；2. 学习温度控制系统的基本原理和数学模型；3. 掌握利用MATLAB进行温度控制系统建模、仿真和性能分析的方法。
技能目标：1. 能够运用MATLAB软件构建温度控制系统的数学模型；2. 能够运用MATLAB进行温度控制系统的仿真分析，并优化系统性能；3. 能够运用所学知识解决实际温度控制问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣和热情；2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通和交流能力；3. 增强学生的创新意识和实践能力，使其具备解决实际工程问题的信心。
课程性质：本课程为应用实践性课程，旨在通过MATLAB软件在温度控制系统中的应用，使学生掌握自动控制技术的基本原理和方法。
学生特点：学生已具备一定的自动控制理论知识，对MATLAB软件有一定了解，但缺乏实际应用经验。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成温度控制系统的建模、仿真和性能分析任务，并具备解决实际问题的能力。
教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 温度控制系统基本原理：包括热传递原理、温度传感器和执行器的工作原理等。
相关教材章节：第一章 温度控制系统概述2. MATLAB软件基础：介绍MATLAB软件的基本操作、数据类型、矩阵运算和编程基础。
相关教材章节：第二章 MATLAB软件基础3. 温度控制系统建模：利用MATLAB建立温度控制系统的数学模型，包括传递函数和状态空间模型。
相关教材章节：第三章 系统建模与仿真4. 温度控制系统仿真：运用MATLAB进行温度控制系统的动态仿真，分析系统性能。
相关教材章节：第四章 控制系统仿真5. 温度控制系统设计：结合MATLAB优化工具箱，进行控制器设计和参数优化。
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题目：温度控制系统的设计与实现学生姓名：学院：电力学院系别：自动化专业：自动化班级：指导教师：二〇一年一月十四日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：计算机控制系统课程设计学院：电力学院班级：自动化07-3班学生姓名：石鑫学号： 200710202074 指导教师：刘磊李志明摘要温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。
温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。
温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。
本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一种温度控制系统建模与控制，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。
关键词：温度控制；建模；自动控制；过程控制；PIDAbstractIn industrial production with extremely extensive application, temperature control system is a typical process control system.Temperature control system has the larger inertia. It is the response signal to step off some of time.And it produces the adverse effect to the temperature measurement. The control system is the important industrial control index. Temperature is an important parameters in the process of industrial production. Also it is one of the main parameters of objects, many properties and characteristics of temperature, many important process only under certain temperature range can efficiently work. Therefore, the precise measurement of temperature control, reliable industrial production and scientific research has very important significance.This paper discusses the concept of process control system and introduces a kind of temperature control system .The electric kettle is the controlled object, PID algorithm is used for system design,through experience method to get the model of temperature control system and we can get the controlied response well.Keywords：Temperature control; Mathematical modeling; Automatic control; Process control; PID目录第一章概述 .......................................... 错误！未定义书签。
1.1 题目背景及应用意义............................. 错误！未定义书签。
1.2 本文内容及工作安排 (1)第二章系统组成及被控对象分析（被控对象数学建模） (3)2.1 系统组成 (3)2.1 被控对象分析（被控对象数学建模） (5)第三章控制策略设计及仿真研究 (11)3.1 控制策略设计 (11)3.2 仿真研究 (15)第四章控制策略实现 (18)4.1 组态环境下控制策略编程实现 (18)4.2 力控软件 (18)4.3 运行结果分析 (20)第五章总结 (22)参考文献 (23)第一章概述1．1 题目背景及应用意义在近四十年的时间里，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模集成电路这样四个阶段，尤其是随着半导体集成技术的飞跃发展，七十年代初诞生了一代新型的电子计算机——微型计算机，使得计算机应用日益广泛；目前，计算机应用已渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度。
一个由计算机技术为标志，包括新材料、宇航、生物工程、海洋工程等多种学科在内的新技术革命正在兴起。
伴随着科学技术的发展，计算机技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用计算机和温度传感器对某处进行温度检测，而且我们可以很容易地做到实时温度检测和控制。
温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械等工业中，具有举足重轻的作用，因此,温度控制系统是典型的控制系统。
对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。
不同的应用部门对温度控制系统品质有不同的要求，并选用不同类型的调节器。
如果精度要求不高，可采用两位调节器，一般情况下多采用PID调节器。
高精度温度控制系统则常采用串级控制，串级控制系统由主回路和副回路两个回路构成，具有控制精度高、抗干扰性好、响应快、动态偏差小等优点，常用于干扰强且温度要求精确的生产过程，如化工生产中反应器的温度控制。
1．2 本文内容及工作安排1．系统组成分析认真阅读设计中用到的实验装置的实用说明书，分析温度控制系统的组成、工作原理、特性参数。
2．控制方案制定制定温度控制系统的控制方案，包括采用何种控制策略控制、使用何种软件环境实现、计划达到何种控制效果。
3．温控对象的数学建模建立电热水壶的数学模型。
4．控制策略设计及仿真研究设计温度控制系统的控制策略，并在Matlab/Simulink环境下仿真研究，得到较为满意的结果。
5．控制策略实现将设计的控制策略在组态软件下实现，同时实现输入输出数据显示和曲线绘制、过程动画组态等功能。
课程说明书分五章对本次课设内容进行系统阐述，第一章简略描述了本次课设内容“温度控制系统的设计与实现”知识背景及应用意义，并对本次课设的工作内容进行了详细的介绍。
第二章介绍了系统的基本组成以及被控对象的数学建模过程。
第三章主要阐述设计控制策略或控制算法的全过程，阐述设计控制策略或控制算法设计好后，在Matlab/Simulink环境下仿真模型建立、从仿真结果分析控制策略的性能、仿真中反映的一些问题及解决措施等主要内容。
第四章主要讲述仿真验证后的控制策略或控制算法在力控组态环境下的组态实现过程，对控制策略或控制算法在力控组态环境下的组态实现后，进行实物控制的结果分析。
第五章对课设全过程进行总结和分析，进行梳理和整合。
第二章被控对象数学建模2．1 系统组成温度控制系统的组成部件：电热水壶----充当被控对象；热电偶----完成壶内温度测试；固态继电器----通过计算机输出的控制信号使其通断，进而使整个加热系统工作或者停止；Pci8333板卡及计算机----整个控制系统的核心部分完成模数转换及PID控制等。
实验实物图如图2-1所示。
图2-1 实验实物图1．电热水壶额定电压：220V，额定功率：1500W，工作频率：50Hz，直径：24CM，容量：5L。
2．热电偶热电偶是根据热电效应制成的一种测温元件。
它结构简单，坚固耐用，使用方便，是应用很广泛的一种测温元件。
热电偶由两种不同成份的导体两端经焊接形成回路，直接测温的一端叫工作端，另一端温度保持一定叫冷端，亦称参考端，因为两种不同金属的自由电子密度不同，当两种金属接触时在两种金属的交界处，就会因电子密度不同而产生电子扩散，扩散结果在两金属接触面两侧形成静电场即接触电势差。
这种接触电势差仅与两金属的材料和接触点的温度有关，和热电极的长度、直径无关，温度愈高，金属中自由电子就越活跃，致使接触处所产生的电场强度增加，接触面电动势也相应增高，热电偶的热电动势将随着测量端温升增大。
热电偶产生的温差电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势造成的。
热电偶原理图如图2-2所示。
图2-2 热电偶原理图本设计采用WRNK-191型号的热电偶，分度号为K，其中各字母和数字分别代表：W 代表温度仪表，R代表热电偶，N代表测温元件材料，即镍铬-镍硅，K代表铠装式，1代表安装固定形式无固定装置，9代表自由端带补偿导线，1代表工作端形式为绝缘式。
在本设计中由于采用TC001温度控制单元作为变送器，因为温度控制单元本身已经集成了冷端补偿器，所以无须再额外增加补偿线路。
3．固态继电器固态继电器(Solid State Relays,缩写SSR)是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路与负载回路的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件。
虽然固态继电器型号规格很多，但它们的工作原理基本相似。
主要由输入电路，驱动电路和输出电路三部分组成。
4．中泰PCI-8333PCI-8333 多功能模入模出接口卡适用于提供了PCI 总线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的功能。
其操作系统可选用目前流行的 Windows 系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW 等软件环境。
在硬件的安装上也非常简单，使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI 总线插槽中并用螺丝固定，信号电缆从机箱外部直接接入。
PCI-8333 多功能模入模出接口卡安装使用方便，程序编制简单。
其模入模出及I/O 信号均由卡上的37芯D 型插头与外部信号源及设备连接。
对于模入部分，用户可根据实际需要选择单端或双端输入方式。