計算機控制(爐溫控制)實驗報告

1、計算機控制系統(tǒng)實驗報告實驗名稱：爐溫控制實驗_姓 名： _班 級： _任課教師： _完成時間：2012 年 04 月 01 日 _實驗一 .爐溫控制實驗一、實驗目的1?了解溫度控制系統(tǒng)的特點。. 研究采樣周期 T 對系統(tǒng)特性的影響。?研究大時間常數(shù)系統(tǒng) PID 控制器的參數(shù)的整定方法。二、實驗儀器1 .EL-AT-II 型計算機控制系統(tǒng)實驗箱一臺PC 十算機一臺. 爐溫控制實驗對象一臺三、爐溫控制的基本原理1 . 系統(tǒng)結構圖示于圖1 1。圖1 1系統(tǒng)結構圖圖中 Gc ( s) =Kp ( 1+Ki/s+Kds )Gh ( s)= ( 1 e-TS) /sGp ( s)=1/ ( Ts+1 )2

2、 . 系統(tǒng)的基本工作原理整個爐溫控制系統(tǒng)由兩大部分組成，第一部分由計算機和A/D&D/A 卡組成，主要完成溫度采集、 PID 運算、產(chǎn)生控制可控硅的觸發(fā)脈沖，第二部分由傳感器信號放大，同步脈沖形成，以及觸發(fā)脈沖放大等組成。爐溫控制的基本原理是：改變可控硅的導通角即改變電熱爐加熱絲兩端的有效電壓，有效電壓的可在0? 140 V 內(nèi)變化。可控硅的導通角為0? 5CH 。溫度傳感是通過一只熱敏電阻及其放大電路組成的，溫度越高其輸出電壓越小。外部 LED 燈的亮滅表示可控硅的導通與閉合的占空比時間，如果爐溫溫度低于設定值則可控硅導通，系統(tǒng)加熱，否則系統(tǒng)停止加熱，爐溫自然冷卻到設定值。第二部分電路原理圖

3、見附錄一。3.PID 遞推算法：如果 PID 調(diào)節(jié)器輸入信號為e ( t), 其輸送信號為u (t) ,則離散的遞推算1法如下：Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1)其中 ek2 是誤差累積和。四、 實驗內(nèi)容：. 設定爐子的溫度在一恒定值。. 調(diào)整 P、I、D 各參數(shù)觀察對其有何影響。五、 實驗步驟1. 啟動計算機，雙擊桌面計算機控制實驗”快捷方式，運行軟件。2 ?測試計算機與實驗箱的通信是否正常，通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進行實驗。20 芯的扁平電纜連接實驗箱和爐溫控制對象，檢查無誤后，接通實驗箱和爐溫控制的電源。（開環(huán)控制實驗沒有做，略）閉環(huán)控制丿

4、4?在實驗項目的下拉列表中選擇實驗七七、爐溫控制 鼠標單擊按鈕，彈出實驗課題參數(shù)設置對話框，選擇 PID , 在參數(shù)設置窗口設置爐溫控制對象的給定溫度以及Ki 、Kp 、Kd 值,點擊確認在觀察窗口觀測系統(tǒng)響應曲線。測量系統(tǒng)響應時間Ts 和超調(diào)量。5?重復步驟 6, 改變 PID 參數(shù)，觀測波形的變化，記入下表中: （設定的爐溫初始值為50 C）性能指標參數(shù)階躍響應曲線5%Tp （秒）Ts （秒）KpKiKd1.0000.0201.000見下方圖44%190.68.20.7500.0201.000見下方圖40%216.410.50.7500.1000.500見下方圖38%275.518.00.

5、5000.3000.500見下方圖8%275.52.82六、溫度控制軟件流程圖（圖中 ek 為誤差， ek1 為上一次的誤差， ek2 為誤差的累積和 , 制 uk 是控制量 ，可控硅導通角控量 a =0? 5bH, a =0 導通角最大， a =5b 導通角為零。）3七、實驗結果與截圖他七 ? ?is ： in? I- Tfteia? ：5DSTcaaa嶼 nanSaaEiaTaaasaStflEHfiaM*a斜 T gODd * Lobtiu旳 * L-ISQQEl - aO2DMl ： L-MOH4126日孕巧神rnoo3&MOO45DM0dODO七 30C-M?50CM的 MdOwoo

6、r-0130 L WirT- tfif￥?耳：a來氐 ! 匚口口口丄im io:16S 期： 5QH. ； D.az 口血: QAI SD41, re .- 58157eg Ta24155EtaOET?KDirgm 陽KUQ3-M JOE -iQgD 嗎DKQbr呃 g 莊7DQ 刑4DQ j6八、實驗感想與總結在這次計算機控制系統(tǒng)實驗中，還是收獲頗多的，最主要的就是能夠以實物（溫控爐）的形式，將 PID 理論知識中的各個參數(shù)，通過不斷的調(diào)節(jié)，達到很好地控制爐溫的目的，最終使各項指標都達到最佳，從而對理論知識有了直觀的理解。其實，這個實驗還算是比較簡單，沒有復雜的導線與硬件連接，只是對軟件部分的參數(shù)進行調(diào)試，一開始沒有調(diào)節(jié)任何參數(shù)，只是用的系統(tǒng)自動給出的參數(shù)Kp=1.000 Ki=0.020 Kd=1.000進行實驗，得到結果還算可以，只是超調(diào)量太大，后來通過不斷調(diào)試參數(shù)，終于降低了超調(diào)量，但是可以發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)時間增大了許多，不過還