溫度閉環(huán)控制實驗

一．實驗要求

根據(jù)實驗要求，即加溫速率(上升時間)、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間及誤差，選擇P I D 控制參數(shù)、積分控制量

實現(xiàn)溫度閉環(huán)控制，觀察溫度控制曲線。溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖見圖7-1。

圖 7-1 溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖

二．實驗?zāi)康?/p>

1． 鞏固閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念。

2． 掌握溫度的一種采集方法。

3． 掌握 PID 算法數(shù)字化的方法和編程。

4． 了解、掌握消除系統(tǒng)積分飽和的‘遇限削弱積分法’ 使用方法。

三．實驗說明

溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖見圖 7-1。

當(dāng)給定溫度 U(k)接入后(即在溫度示波器的界面上設(shè)置‘目標(biāo)值’)，與當(dāng)前溫度值U(t)(溫度模

塊的AD590 溫度采集輸出經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(B8)輸出值)相比較，其差值e(t)在計算機(jī)中進(jìn)行PID 計算，

解算成U(t)，并形成數(shù)字化輸出U(k)對溫度模塊加熱，達(dá)到溫度閉環(huán)控制。

風(fēng)扇是一個非線性元件，因此不參與溫度閉環(huán)控制，僅僅為了對被控對象快速冷卻而設(shè)置的。

四．實驗內(nèi)容及步驟

1、設(shè)計溫控加熱和冷卻電路，并畫出原理圖。

2、將電路模塊接入控制箱，運行LABACT 程序，選擇控制系統(tǒng)菜單下的溫度閉環(huán)控制實驗項目，再

選擇開始實驗，就會彈出溫度示波器的界面。點擊開始后將自動加載相應(yīng)源文件，然后再點擊發(fā)送鍵，將

運行；然后設(shè)定‘溫度’參數(shù)、積分量閥值和控制系數(shù)PID 后，點擊發(fā)送，即可實現(xiàn)溫度閉環(huán)控制。

在程序運行中，隨時可修改‘溫度’參數(shù)、積分量閥值和控制系數(shù)PID，然后點擊發(fā)送實現(xiàn)溫度閉環(huán)控

制，無須點擊停止；只有在需觀察實驗結(jié)果時，才需點擊停止。

實驗步驟：

(1)實驗測孔聯(lián)線：

1 定時中斷 B9輸出(OUT2)→B9 輸入(IRQ6)

(2)運行、觀察、記錄：

該實驗的顯示界面中“控制系數(shù)”欄的比例系數(shù)Kp(0.00~2.00)、調(diào)節(jié)器的積分時間TI (1~99S)、調(diào)

節(jié)器的微分時間TD(0~99S)和積分量

閥值0 E (0~2000)，以及‘溫度’參數(shù)(1~70℃)均可

由用戶在界面上直接修改，以期獲得理想的實驗結(jié)果。如在控制過程中欲改變這些系數(shù)和參數(shù)，則改變后，

只要再次點擊“發(fā)送”鍵，即可使實驗機(jī)按照新的控制系數(shù)和設(shè)定參數(shù)運行。

該實驗已規(guī)定采樣周期 T=2 秒，該實驗的顯示界面中：

已設(shè)定：Kp=0.9 ， TI =20 S ，TD =50 S ， 0 E =1500 ，‘溫度’=65℃ 。

在控制過程中，實際溫度經(jīng)數(shù)次振蕩達(dá)到隱定值后，點擊仃止，把時間軸移至2 分/格或更大(在界面

的右上角顯示)，將觀測到整個溫度閉環(huán)控制曲線。

該實驗的顯示界面的上方顯示有溫控運行時間xxx 秒，每次點擊“發(fā)送”鍵將啟動時間從0 開始計數(shù)。

並同時顯示有PID 位置控制的調(diào)節(jié)器輸出P(k) 值(0~255)。該兩項數(shù)據(jù)的顯示對觀察實驗的全過程將提供

很大幫助。

(3)冷卻：在運行中，改變‘溫度’參數(shù)為‘1℃’后，再次點擊“發(fā)送”鍵將啟動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，進(jìn)行

冷卻。

記錄溫度閉環(huán)控制曲線(改變參數(shù)，用不同顏色的筆記錄幾組曲線，標(biāo)明調(diào)節(jié)時間，超調(diào)量)。

總結(jié)

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