单闭环温度恒值控制

单闭环温度恒值控制

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一、实验目的

1.理解温度控制的基本原理。

2.了解温度传感器的使用方法。

3.学习温度PID控制参数的配置。

二、实验设备

1.THBCC-1型信号与系统控制理论及计算机控制技术实验平台。

2.THBXD数据采集卡一块（含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根）。

3.PC机1台（含软件“THBCC-1”）。

三、实验内容

1．设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍控制。

2．设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍无纹波控制，并通过混合仿真实验，观察该闭环控制系统输出采样点间纹波的消除。

四、实验原理

1．温度驱动部分

该实验中温度的驱动部分采用了直流15V的驱动电源，控制电路和驱动电路的原理与直流电机相同，直流15V经过PWM调制后加到加热器的两端。

2．温度测量端（温度反馈端）

温度测量端（反馈端）一般为热电式传感器，热电式传感器式利用传感元件的电磁参数随温度的变化的特性来达到测量的目的。例如将温度转化成为电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可达到这些电参数的变化来表达温度的变化。

在各种热电式传感器中，已把温度量转化为电势和电阻的方法最为普遍。其中将温度转换成为电阻的热电式传感器叫热电偶；将温度转换成为电阻值大小的

热电式传感器叫做热电阻，如铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻等。

铜电阻的主要材料是铜，主要用于精度不高、测量温度范围（－50℃～150℃）不大的的地方。而铂电阻的材料主要时铂，铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件和作为温度标准。铂电阻与温度的关系在0℃～630.74℃以内为

Rt＝R0（1＋at＋bt2）

式中Rt――温度为t ℃时的温度；R0――温度为0℃时的电阻；

t――任意温度；a、b――为温度系数。

该实验系统中使用了Pt100作为温度传感器。

在实际的温度测量中，常用电桥作为热电阻的测量电阻。在如图15-1中采用铂电阻作为温度传感器。当温度升高时，电桥处于不平衡，在a，b两端产生与温度相对应的电位差；该电桥为直流电桥。

3．温度控制系统与实验十三的直流电机转速控制相类似，虽然控制对象不同，被控参数有差别，但对于计算机闭环控制系统的结构，却是大同小异，都有相同的工作原理，共同的结构及特点。

五、温度测量及放大电路图和温度控制系统的框图

六、测温控制的算法的脚本程序

dim pv,sv,ei,ex,ey,k,ti,td,q0,q1,q2,op,x,Ts,ux,tv ‘变量定义sub Initialize(arg)

WriteData 0 ,1

end sub

sub TakeOneStep (arg) ‘初始化函数pv = ReadData(1) '当前温度电压测量值

sv=50 '设置温度

k=20

ti=5

td=0

Ts=0.1 '采样时间100ms

ei=((sv-35)/30+1.18) -abs(pv) '当前偏差

q0=k*(ei-ex) '比例项

if Ti=0 then

q1=0

else

q1=K*Ts*ei/Ti '积分项

end if

q2=k*td*(ei-2*ex+ey) /Ts '微分项

ey=ex

ex=ei

op=op+q0+q1+q2

if op>=3.5 then

op=3.5

end if

if op<=1 then

op=1

end if

tv=35+30*(abs(pv)-1.18)

TTTRACE "温度=%f",tv '输出温度

TTRACE "op=%f",op

TTRACE "ei=%f",ei

TTRACE "pv =%f",pv

WriteData op ,1

end sub

sub Finalize (arg) ‘退出函数WriteData 0 ,1

end sub

七、实验数据记录