基本PID温度控制
温度控制pid参数的设置技巧

温度控制是许多工业和实验室过程中非常重要的一环,而PID控制器是其中常用的一种控制方法。
PID控制器通过调节比例、积分和微分参数来实现对温度的精准控制。
在实际应用中,PID参数的设置对控制效果至关重要。
本文将介绍一些设置PID参数的技巧,帮助读者更好地掌握温度控制。
一、了解系统特性在设置PID参数之前,首先需要了解控制对象的特性。
温度控制系统可能会受到惯性、滞后、非线性等因素的影响,因此需要对控制对象进行全面的分析。
可以通过实验数据或者数学建模来获取控制对象的动态特性,包括惯性时间常数、滞后时间、非线性特性等。
二、合理选择控制模式根据控制对象的特性,选择合适的控制模式也非常重要。
在温度控制中,常用的模式包括位置式控制、增量式控制等。
不同的控制模式对PID参数的要求也不同,因此在设置参数之前,需要确认所采用的控制模式。
三、优化比例参数比例参数是PID控制器中非常重要的参数之一。
合理设置比例参数可以缩短系统的调节时间,提高控制精度。
通常可以通过调节比例参数来达到快速响应的目的。
在实际应用中,建议从较小的数值开始逐步增加比例参数,直到系统出现震荡或者不稳定为止,然后再进行适当调整。
四、精心调节积分参数积分参数可以对系统的稳态性能产生重要影响。
合理设置积分参数可以减小稳态误差,提高系统的稳定性。
在实际调节中,建议从0开始逐步增加积分参数,直到系统出现超调或者不稳定为止,然后再进行适当调整。
五、微分参数的设置微分参数可以对系统的动态特性产生一定的影响。
适当的微分参数可以提高系统的抗干扰能力,减小震荡。
在实际调节中,建议从0开始逐步增加微分参数,直到系统出现超调或者不稳定为止,然后再进行适当调整。
六、考虑系统鲁棒性在设置PID参数的过程中,还需要考虑系统的鲁棒性。
鲁棒性好的控制器能够保持系统在不同工况下的稳定性能。
因此在设置PID参数时,需要充分考虑系统的鲁棒性,以确保系统在各种条件下均能稳定工作。
在实际应用中,以上所述的设置PID参数的技巧只是一些基本的指导原则,具体的调节方法还需要结合具体的控制对象、实际场景进行调整。
PID温度控制实验

PID 温度控制实验PID(ProportionalIntegralDerivative)控制是最早发展起来的控制策略之一,它根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量对系统进行控制。
当我们不彻底了解一个系统和被控对象,或者不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用 PID 控制技术。
由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于工业过程控制。
PID 调节控制是一个传统控制方法,它合用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场,不同的现场,仅仅是 PID 参数应设置不同,只要参数设置得当均可以达到很好的效果。
本实验以 PID 温度控制为例,通过此实验可以加深对检测技术、自动控制技术、过程控制等专业知识的理解。
2、掌握正校实验的方法,并用正交实验法来确定最佳 P、I、D 参数3、会求根据温度变化曲线求出相应的超调量、稳态误差和调节时间的方法二、仪器与用具加热装置、加热控制模块、单片机控制及显示模块、配套软件、电脑。
三、实验原理1、数字 PID 控制原理数字 PID 算法是用差分方程近似实现的,用微分方程表示的 PID 调节规律的理想算式为:1de(t)u(t)KP[e(t)e(t)dtTD] (1)TI0dt 单片机只能处理数字信号,上式可等价于:tTUnKP[enTIeii0nTD(enen1)] (2) TTTenD(en2en1en2)] (3) TIT (2) 式为位置式 PID 算法公式。
也可把(2)式写成增量式 PID 算法形式: UnUnUn1KP[enen1 其中,en 为第 n 次采样的偏差量; en-1 为第 n-1 次采样的偏差量; T 为采样周期; TI 为积分时间;TD 为微分时间; KP 为比例系数。
2、PID 温度控制的框图设定温度(SV)温度偏差(EV)(EV=SV-PV)PID 调节器按周期调节脉冲宽度输出加热装置实际温度(PV)图 1PID 温度控制的框图温度 PID 控制是一个反馈调节的过程:比较实际温度(PV)和设定温度(SV)的偏差,偏差值经过 PID 调节器运算来获得控制信号,由该信号控制加热丝的加热时间,达到控制加热功率的目的,从而实现对系统的温度控制。
基于pid的温度控制

基于pid的温度控制PID温度控制是一种广泛应用于工业和实验室中的控制技术。
PID控制器将测量的温度值与设定点进行比较,然后根据误差值调整加热器或冷却器的输出,以维持目标温度。
PID控制器实际上包含三个控制参数:比例常数(P)、积分常数(I)和微分常数(D)。
在本文中,我们将讨论如何使用PID控制器进行温度控制。
P控制器比例常数(P)是PID控制器的第一个参数,用于控制输出和误差之间的线性关系。
当误差越大时,输出信号就会更强。
P控制器可以用很少的硬件实现,通常只需要一个放大器或比较器。
但是,在实际应用中,P控制器可能会产生过量的振荡,导致温度控制不稳定。
这是因为P控制器只考虑当前误差值。
如果瞬态误差消失,温度就会过估计,从而导致振荡。
积分常数(I)是PID控制器的第二个参数,用于消除稳态误差。
I控制器考虑过去的误差值,并根据这些值来调整输出。
这种控制器通常用于需要严密控制的应用,例如温度控制或压力控制。
由于I控制器需要存储先前的误差值,因此需要更多的硬件支持。
微分常数(D)是PID控制器的第三个参数。
D控制器考虑误差的变化率,即误差如何随时间变化。
当误差变化很快时,D控制器将增加输出信号大小。
D控制器适用于需要快速响应时间的应用程序,例如锅炉控制或温度控制。
PID控制器是以上三种控制器的组合。
当用于温度控制时,此类控制器称为PID温度控制器。
当误差很大时,P控制器将提供最大输出。
I控制器逐渐增加输出,以消除稳态误差。
最后,D控制器通过预测误差的速度变化来减少输出随时间而增加的速度。
PID控制器实际上是一种综合,可通过调整三个控制参数来实现最佳响应。
总结PID控制器是一种广泛应用于温度控制的控制技术。
它包含比例常数(P)、积分常数(I)和微分常数(D)等三个控制参数。
虽然单独使用这些控制器,可能会产生不稳定的输出,但是组合使用它们,则可以得到更稳定和更快的响应时间。
对于温度控制来说,PID控制器是一种常见但有效的控制技术,能够提供高度精确的温度控制。
基于PID的温度控制系统设计

基于PID的温度控制系统设计PID(比例-积分-微分)控制系统是一种常见的温度控制方法。
它通过测量实际温度和设定温度之间的差异,并相应调整加热器或冷却器的输出来控制温度。
在本文中,将介绍PID控制系统的基本原理、设计步骤和实施细节,以实现一个基于PID的温度控制系统。
一、基本原理PID控制系统是一种反馈控制系统,其核心思想是将实际温度值与设定温度值进行比较,并根据差异进行调整。
PID控制器由三个部分组成:比例控制器(P),积分控制器(I)和微分控制器(D)。
比例控制器(P):根据实际温度与设定温度之间的差异,产生一个与该差异成正比的输出量。
比例控制器的作用是与误差成正比,以减小温度偏差。
积分控制器(I):积分控制器是一个与误差积分成比例的系统。
它通过将误差累加起来来减小持续存在的静态误差。
积分控制器的作用是消除稳态误差,对于不稳定的温度系统非常有效。
微分控制器(D):微分控制器根据温度变化速率对输出进行调整。
它通过计算误差的变化率来预测未来的误差,并相应地调整控制器的输出。
微分控制器的作用是使温度系统更加稳定,减小温度变化速率。
二、设计步骤1.系统建模:根据实际温度控制系统的特点建立数学模型。
这可以通过使用控制理论或系统辨识技术来完成。
将得到的模型表示为一个差分方程,包含输入(控制输入)和输出(测量温度)。
2.参数调整:PID控制器有三个参数:比例增益(Kp)、积分时间(Ti)和微分时间(Td)。
通过试验和调整,找到最佳的参数组合,以使系统能够快速稳定地响应温度变化。
3.控制算法:根据系统模型和参数,计算控制器的输出。
控制器的输出应是一个与实际温度偏差有关的控制信号,通过改变加热器或冷却器的输入来调整温度。
4.硬件实施:将控制算法实施到硬件平台上。
这可以通过使用微控制器或其他可编程控制器来实现。
将传感器(用于测量实际温度)和执行器(用于控制加热器或冷却器)与控制器连接起来。
5.调试和测试:在实际应用中,进行系统调试和测试。
pid温度控制原理

pid温度控制原理PID温度控制原理。
PID温度控制是工业自动化控制中常见的一种控制方式,它通过对温度传感器采集到的信号进行处理,调节加热或冷却设备的工作状态,以实现对温度的精确控制。
PID控制器是由比例(P)、积分(I)、微分(D)三个部分组成的控制算法,下面将详细介绍PID温度控制的原理及其应用。
一、比例控制(P)。
比例控制是根据温度偏差的大小来调节控制器输出的控制量,其原理是控制量与偏差成正比例关系。
当温度偏差较大时,比例控制器会输出较大的控制量,从而加快温度的调节速度;当温度接近设定值时,控制量会逐渐减小,以避免温度波动过大。
比例控制能够快速响应温度变化,但无法完全消除稳态误差。
二、积分控制(I)。
积分控制是根据温度偏差的累积量来调节控制器输出的控制量,其原理是控制量与偏差的积分成正比例关系。
积分控制能够消除稳态误差,提高温度控制的精度,但过大的积分时间会导致控制系统的超调和振荡。
三、微分控制(D)。
微分控制是根据温度偏差的变化率来调节控制器输出的控制量,其原理是控制量与偏差的微分成正比例关系。
微分控制能够减小温度控制系统的超调和振荡,提高系统的动态响应速度,但过大的微分时间会导致控制系统的灵敏度降低,甚至出现不稳定的情况。
四、PID控制。
PID控制是将比例、积分和微分控制结合起来的一种综合控制方式,通过调节P、I、D三个参数的取值,可以实现对温度控制系统的动态性能、稳态精度和鲁棒性进行优化。
在实际应用中,需要根据具体的温度控制对象和控制要求来合理选择PID参数,以实现最佳的控制效果。
五、PID控制在温度控制中的应用。
PID控制在工业生产中被广泛应用于温度控制系统,比如热处理炉、注塑机、食品加工设备等。
通过PID控制器对加热或冷却设备进行精确控制,可以确保生产过程中温度的稳定性和精度,提高产品质量和生产效率。
六、总结。
PID温度控制原理是一种常用的控制方式,通过比例、积分和微分三个部分的综合作用,可以实现对温度控制系统的精确调节。
PID调节和温度控制原理

PID调节和温度控制原理首先,我们需要了解PID调节器的三个组成部分:比例增益(Proportional)、积分时间(Integral)和微分时间(Derivative)。
PID调节器是根据被控对象的误差和误差的变化率进行调节的。
比例增益(Kp)是PID调节器中最基本的部分,它根据被控对象输出值与期望值之间的差异进行调整。
比例增益越大,调节器对误差的响应越快,但也可能导致系统产生震荡和超调的现象。
积分时间(Ti)用于在长时间内调整误差。
积分时间越长,调节器积累积分误差的能力越强,可以更好地消除稳态误差。
然而,如果积分时间设置过大,可能会导致系统响应不够灵敏,甚至产生不稳定。
微分时间(Td)用于根据误差变化率的信息进行调节。
微分时间越大,调节器对误差变化率的响应越快,可以更好地抑制系统振荡和超调。
但如果微分时间设置过大,可能会引入噪声和不稳定性。
在温度控制中,我们可以将被控对象看作是一个热源,调节器则是根据温度传感器测得的实际温度与设定温度之间的差异进行调整。
首先,我们将设定温度与实际温度之差称为误差。
调节器会对误差进行处理,并输出相应的控制信号,例如控制加热或冷却装置的工作状态,以调整被控对象的温度。
当误差较大时,比例增益将起到主导作用,调节器会根据误差的大小和控制参数的设定,输出一个相应的调节信号。
这个信号会影响加热或冷却装置的工作状态,使温度逐渐接近设定温度。
当误差持续存在时,积分时间将发挥作用,调节器会根据误差的积分值来调整控制信号。
积分时间越长,调节器对误差的积累越敏感,可以更好地消除稳态误差。
当误差的变化率较大时,微分时间将起到作用,调节器会根据误差的导数值来调整控制信号。
微分时间越大,调节器对误差变化率的响应越快,可以更好地抑制系统振荡和超调。
通过不断调整和优化PID调节器的参数,我们可以实现对温度的精确控制。
以下是一些在实际应用中常用的PID调节器调参方法:1.手动调参:通过实验和经验,手动调整比例增益、积分时间和微分时间的值,使系统达到稳定状态,从而找到合适的参数。
pid温度控制总结与展望
PID温度控制总结与展望引言PID(Proportional-Integral-Derivative)是一种常用的控制算法,广泛应用于温度控制领域。
本文将对PID温度控制技术进行总结和展望,从原理、应用、优化等方面进行深入探讨。
原理解析1. 比例控制比例控制是PID控制算法的基本组成部分,根据控制对象的误差来计算输出信号。
输出信号与误差成正比,即误差越大,输出信号越大。
然而,比例控制容易产生超调和稳态误差。
2. 积分控制积分控制通过累积误差的方法,消除稳态误差。
其输出信号正比于误差的累积值,可以提高控制系统的响应速度和稳定性。
但是积分控制容易导致超调和振荡现象。
3. 微分控制微分控制通过测量误差变化率来调整输出信号,可以提高系统对于变化率的响应能力。
微分控制可以减小超调和提高稳定性,但是会引入噪声对系统造成影响。
应用案例1. 温度控制PID温度控制广泛应用于工业生产中,例如炉温控制、某些化学反应中的温度控制等。
通过对温度传感器信号的采集和PID控制算法的运算,可以实现对温度的精确控制。
2. 飞行器控制在飞行器的姿态控制中,PID控制算法被广泛应用。
通过对姿态传感器信号的采集和PID控制算法的运算,可以实现对飞行器的稳定性和敏捷性控制。
3. 机器人控制机器人的轨迹控制、抓取控制等都离不开PID控制算法的应用。
通过对传感器信号的采集和PID控制算法的运算,可以实现对机器人运动的精确控制。
4. 温室控制在温室的温度和湿度控制中,PID控制算法可以确保植物的生长环境处于最适宜的状态。
通过对传感器信号的采集和PID控制算法的运算,可以实现对温室环境的精确控制。
优化方法1. 参数整定PID控制中的参数整定是一个重要而复杂的问题。
常用的整定方法包括经验法、试控制法和优化算法等。
根据实际应用的需求和系统特性,选择合适的整定方法,可以提高控制系统的性能和稳定性。
2. 自适应控制自适应控制是一种根据系统响应动态调整PID参数的方法。
温度pid算法
温度的PID(比例-积分-微分)控制算法是一种常见的控制算法,用于精确地控制温度。
这种算法将比例、积分和微分三种控制方式组合在一起,以达到更准确和快速的温度控制。
在温度控制中,PID算法通过比较实际温度与设定温度之间的差异来调整加热或冷却的输出。
具体来说,PID控制器会计算误差信号(即设定温度与实际温度之间的差值),并根据误差的大小和方向来调整控制输出。
比例部分:比例控制部分是PID控制算法的核心,它根据误差的大小来调整输出。
如果实际温度与设定温度之间的差异较大,控制器会增加输出以减小误差。
如果误差较小,控制器会减小输出以避免过度调节。
积分部分:积分控制部分用于消除系统的稳态误差。
它通过累积过去的误差值来调整输出,直到实际温度与设定温度之间的差异为零。
积分控制可以减小由于环境变化或系统延迟等因素引起的误差。
微分部分:微分控制部分通过预测误差的变化率来提前调整输出。
它能够预测未来的误差变化,并提前做出调整,从而减小超调和过冲的可能性。
微分控制可以加快系统的响应速度,提高控制的准确性和稳定性。
在温度控制中,PID算法的输出通常被用于调节加热或冷却设备的功率,从而控制温度。
通过合理调整PID参数(如比例增益、积分时间和微分时间),可以实现快速、准确和稳定的温度控制。
温度的PID控制及程序示例
温度的PID 控制一.温度检测部分首先要OK.二、PID 调节作用PID 控制时域的公式1 de(t)y(t) Kp(e(t) e(t) Td )Ti dt分解开来:(1) 比例调节器y(t) = Kp * e(t)e(k) 为当前的温差(设定值与检测值的插值)y(k) 为当前输出的控制信号(需要转化为PWM 形式)# 输出与输入偏差成正比。
只要偏差出现,就能及时地产生与之成比例的调节作用,使被控量朝着减小偏差的方向变化,具有调节及时的特点。
但是,Kp 过大会导致动态品质变坏,甚至使系统不稳定。
比例调节器的特性曲线.(2) 积分调节器y(t) = Ki * ∫(e(t))dt Ki = Kp/Ti Ti为积分时间#TI 是积分时间常数,它表示积分速度的大小,Ti 越大,积分速度越慢,积分作用越弱。
只要偏差不为零就会产生对应的控制量并依此影响被控量。
增大Ti 会减小积分作用,即减慢消除静差的过程,减小超调,提高稳定性。
(3) 微分调节器y(t) = Kd*d(e(t))/dt Kd = Kp*Td Td 为微分时间#微分分量对偏差的任何变化都会产生控制作用,以调整系统输出,阻止偏差变化。
偏差变化越快,则产生的阻止作用越大。
从分析看出,微分作用的特点是:加入微分调节将有助于减小超调量,克服震荡,使系统趋于稳定。
他加快了系统的动作速度,减小调整的时间,从而改善了系统的动态性能。
三.PID 算法:由时域的公式离散化后可得如下公式:y(k) = y(k-1)+(Kp+Ki+Kd)*e(k)-(Kp +2*Kd)*e(k-1) + Kd*e(k-2)y(k) 为当前输出的控制信号(需要转化为PWM 形式) y(k-1)为前一次输出的控制信号e(k) 为当前的温差(设定值与检测值的插值) e(k-1) 为一次前的温差e(k-2) 为二次前的温差Kp 为比例系数Ki = Kp*T/Ti T 为采样周期Kd = Kp*Td/T四.PID 参数整定(确定Kp,Ts,Ti,Td ):温度控制适合衰减曲线法,需要根据多次采样的数据画出响应曲线。
PID调节和温度控制原理
PID调节和温度控制原理一、引言二、PID调节的基本原理PID调节是通过对比控制对象的实际输出和期望输出,计算出一个误差值,然后根据这个误差值和历史误差值的变化趋势来调整控制参数,以使系统输出更接近期望值。
PID调节是根据比例、积分和微分三个因素的综合作用来实现控制。
1.比例(P)控制:根据误差的大小来调整控制量的变化速度。
当误差越大时,控制量的调整速度也越快。
2.积分(I)控制:累积误差的大小来调整控制量的偏置。
当误差持续存在时,积分控制可以逐渐减小误差。
3.微分(D)控制:根据误差的变化率来调整控制量的变化速度。
当误差变化趋势发生变化时,微分控制可以快速反应并调整控制量。
PID控制器的输出可以表示为:u(t) = Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt +Kd*de(t)/dt其中,u(t)为控制器的输出,Kp、Ki和Kd为控制参数,e(t)为误差,∫e(t)dt为误差的积分,de(t)/dt为误差的微分。
三、温度控制的方式温度控制是实际应用中常见的控制问题。
根据控制对象和控制要求的不同,温度控制可以采用不同的方式。
1.开关控制:温度传感器监测到系统温度超过设定值时,控制系统输出信号使加热器工作,当温度降低到设定值以下时,控制系统停止输出信号。
这种方式适用于控制对象的温度变化不大且温度控制精度要求不高的情况。
2.P控制:根据温度误差调整控制量的大小,使温度逐渐接近设定值。
这种方式适用于对温度控制要求较高的情况,但可能存在温度超调和振荡的问题。
3.PI控制:在P控制的基础上增加了积分控制,用来消除温度误差的持续存在。
这种方式能够较好地控制温度误差,但可能导致响应速度较慢。
4.PID控制:在PI控制的基础上增加了微分控制,用来根据温度误差的变化率来调整控制量的变化速度。
PID控制可以在保证较小温度误差的同时,提高控制系统的响应速度和稳定性。
四、PID调节在温度控制中的应用1.温度控制反馈回路:PID调节器通过与温度传感器连接,根据实际温度和设定温度计算误差,并根据误差的大小和变化趋势调整控制参数,从而控制加热器的工作状态,以实现温度的稳定控制。
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1实习内容及其要求实习内容:通过温度的设定和反馈值,计算偏差,并使用PID控制算法输出控制信号,整定PID参数,是被控温度达到设定值,具体包括AC6611过程卡的接线和测试、人机界面程序设计、数据采集程序设计、PID算法程序设计,控制输出程序设计、PID参数的整定。
实习目的:通过实训,让学生了解计算机控制系统的基本组成,学会计算机控制硬件和软件的设计以及程序的调试,具备技术实现能力,基本能够处理实践过程中的问题并提出解决办法,进一步提高学生的计算机应用水平。
在实训中设计出的方案和程序要满足规定和切合实际。
2 AC6611多功能过程通道卡AC6611是一款廉价通用A/D、D/A板,AD工作在查询方式,采用PCI总线支持即插即用、无需地址跳线。
AC6611具有16路单端模拟输入、32路开关量(16路输入及16路输出)、一路12位D/A。
AC6611采用CH PCI接口芯片及门阵列作为主控芯片,可以提高可靠性。
对不需要模拟输出的用户可以选择AC6610,与6611兼容。
2.1 功能特点与技术指标AC6611可以实现慢速直流电压、电流(需要转换板)信号采集以及小型测控、仪表系统的控制。
AC6611有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入输出,他们可以完成相应不同的功能。
(1)模拟量输入(A/D)A/D转换器: 120KHZ ,12位A/D,ADS7816,A/D内置采样保持器。
工作方式:软件查询。
16路单端输入,输入阻抗:1MΩ最大输入耐压电压:< +12V/-5.5V,瞬时输入耐压:-25V - +30V连接器:DB25孔式输入连接器。
A/D最大通过率: 70KHZ,输入通道建立时间<8uS。
双极性输入范围:5V,单极性输入范围:5V、10V。
输入范围跳线器选择,对应输入幅度及精度如下:输入系统精度(FSR)跳字0-10V 0.1% 1LSB0-5V 0.1% 1.5LSB-5V-+5V 0.1% 1LSB(2)模拟量输出(D/A)1路12位DA,分辨率12位,精度:0.2%,电压输出,最大输出电流:5毫安。
输出零点误差小于±10毫伏。
输出范围:10伏、±10伏,跳线器选择。
输出建立时间小于:50微秒。
输出插座:DB25(孔)连接器。
(3)开关量输入/输出16路开关量输入(2个8位),16路开关量输出(2个8位)TTL电平(兼容3伏逻辑)开关量输出复位后为输出为低电平“0”。
输出高电压 > 2.5V,低电压 < 0.5V,最大输出电流:8mA输入电流:<0.1mA 输入高电压门限:〉2V,低电压:〈 0.8V。
输入耐压:高电平最大耐压:8伏,低电平:-0.4伏。
连接器:40脚扁平电缆插座。
(4)其它符合PCI V2.1标准,供电:+5伏、+12伏、-12伏。
AC6611占用64个I/O选通空间(自动分配)。
工作温度:0-70℃,尺寸:12(W) X 9(H) (厘米)2.2 应用方法和步骤(1)安装AC6611驱动程序以Windows XP 平台下安装AC6611 驱动程序①关闭计算机的电源;②将ac6611 板卡插入PCI 槽中;③打开计算机电源,启动Windows XP,Windows XP 将会显示找到新硬件;④在“找到新硬件向导”对话窗中选择“从列表或指定位置安装”,下一步;⑤选择驱动所在目录,进行安装(\ac6611\driver\);⑥按找到新硬件向导的提示进行下一步;⑦Windows XP 将显示完成添加/删除硬件向导,单击完成即可完成安装过程安装完毕后将在设备管理器中出现一个其他设备(其他设备是问号,不表示设备有问题,只是表示系统不知道ac6611 板卡是何种类型设备)驱动安装后,ac6611.sys, ac6611.dll 文件就自动被复制到系统中去了,可以进行其他测试、开发工作了。
若无法正常安装,请换一台机器再尝试安装过程,若安装成功,说明安装不成功的机器系统有问题,考虑重装系统,在进行安装AC6611 驱动。
注意:一般情况下,实验室已经安装好AC6611的驱动程序,只是在驱动程序出现问题或在没有驱动程序的机器上使用AC6611时才需要重新安装驱动程序。
(2)将AC6611板卡接到计算机上(3)AC6611板卡的静态测试使用AC6611测试程序可以检查AC6611板卡的功能是否正确,AC6611的测试程序不需要安装,其名为“AC6611(静态).EXE”,找到其存放目录双击即可,其界面如下图2-1所示,界面分为A/D、D/A和I/O三个测试区域。
-1)AC6611模拟量输入的测试以下操作在界面的A/D测试区域进行操作,如图所示。
图2-1 AC6611板卡的静态测试界面AC6611的输入量程可以是0~5V、0~10V和-5V~+5V,选择的输入量程应该和板卡设置的量程一致,否则无法获得正确的采集结果。
②选择起始通道通道和结束通道AC6611共有16个通道,可以选择任何一个或多个通道进行采集,如果只采集一个通道,将起始通道和结束通道设为相同即可。
③给指定的通道施加电压信号,注意不能超过选择的量程和极限电压范围,否将损坏AC6611板卡。
④按启动按钮,启动数据采集,其显示情况如图2-3所示。
图2-2 AC6611 模拟量输入测试⑤观察采集结果和实际施加的电压是否相同或接近,如果相同或接近,则说明板卡是好的,否则说明板卡存有故障。
如果板卡是好的,则还可利用测试软件测试其各项指标。
注意:可以使用AC6611的D/A输出作为电压信号源。
2)AC6611模拟量输出的测试以下操作在界面的A/D测试区域进行操作,如图2-3所示图2-3 AC6611 模拟量输出测试AC6611的模拟量输出量程可以是0~10V或-10V~+10V,选择的输出量程应该和板卡设置的量程一致,否则无法获得正确的采集结果。
②使用鼠标移动滑块即可改变模拟量输出值,滑块移动后对应的电压值在屏幕上有显示。
③使用万用表测量输出电压,如果和给定的输出电压一致或接近,则说明AC6611的D/A输出是正常的,否则有问题。
④通过测试软件可以测试D/A的各项指标。
注意:可以将AC6611的A/D当作万用表使用。
3)AC6611 I/O功能的测试以下操作在界面的I/O测试区域进行操作,如图2-4所示。
图2-4 AC6611 开关量输入/输出测试AC6611共有16路开关量输入和16路开关量输出,其中DI7~DI0和DI15~DI8分别为开关量输入的低8路(占1字节)和高8路(占1字节);其中DO7~DO0和DO15~DO8分别为开关量输出的低8路(占1字节)和高8路(占1字节)。
对于开关量输入,红色方块表示高电平,绿色方块表示低电平;对于开关量输出,划钩(选中)表示输出高电平,反之输出低电平。
采用万用表测量其输出是高电平还是低电平。
注意:可以将某路开关量输出和开关量输入互连,通过改变某路开关量输出,观察某路开关量输入是否跟随开关量输出变化来测试I/O功能是否正确。
4)AC6611程序的设计AC6611 提供有WDM 驱动程序,支持Windows 98/Windows 2000/XP 操作系统,提供DLL 接口,支持多种语言,并提供大量例程方便用户开发使用(Visual C 6.0(win32 console、MFC)、Visual Basic 6.0、C++ Builder6.0、Delphi 6.0)。
开发工作主要是通过调用DLL 库中的专用函数操作AC6611 板卡,从而达到实现AD、DA、DIO 等功能。
对于C++一类的语言,可以使用动态调用DLL 的法使用DLL,如VisualC++\C++ Builder;对于Visual Basic\Delphi 等语言基本省略了加载DLL 的过程,定义了函数说明后,可以直接使用DLL 中的函数。
在本次实训中,AC6611 程序设计的步骤如下:①加载DLL;②调用AC6611_CreateDevice();③调用AC6611_AD( )、AC6611_DA( );④AC6611_CloseDeivce()。
⑤卸载DLL⑥头文件3 方案设计3.1 加热器的过程特性在本次实验中,使用的加热器其加热上限是100℃。
在加热的过程中,通过计算机的控制,其温度不断地逼近设定值,并在允许的偏差范围内有较小的波动。
其在工作的时候是通过外在的控制器给予它一个模拟的信号,来驱动加热器工作,在此同时它也会向控制器反馈它此时的温度状态。
3.2 加热器温度控制系统的实现方案对于加热器温度控制系统,在硬件上我们采用的是AC6611板卡、AC157和一个用于实训的加热器。
在软件上我们采用的基本的PID控制算法对其进行的控制输出。
从而有机的把软硬件整合成为一个整体,构成一个比较简易的加热器温度控制系统。
3.3 AC6611和加热器接线图设计AC6611是通过AC157和加热器相连接的,在加热器的输出和地之间还需要接一个500Ω的电阻,将4到20毫安的电流转换成2到10伏的电压。
其具体的实物接线图和模块如图3-1、3-2所示:图3-1 AC6611和加热器模块接线图图3-2 AC6611和加热器实物接线图3.4 控制程序的方案设计和模块划分控制程序中主要包括界面的设计(见图3-3)、数据采集处理程序的设计、实时控制程序设计等。
数据采集和处理和处理程序设计包括AC6611数据采集程序、D/A输出程序、标度换算等相应的程序设计。
其中界面设计包括趋势曲线、棒图的显示、报警显以及各个参数的显示等。
在趋势曲线和棒图的显示时,我们分别用红、蓝、绿三种颜色的线条显示SP、PV和MV的相应实时值,其值来自PID的算法程序的输出。
在编辑栏中我们可以修改PID控制算法的相应的参数P、I、D等。
当修改完成后,我们可以点击确认按钮,将修改后的参数送入到算法程序中去。
图3-3 主界面图4 数据采集与输出程序设计4.1 AC6611数据采集与温度换算程序AC6611要控制温度需要将加热器温度的采集进来,由于AC6611的是电流为0-10毫安,电压为2-10伏,温度为0-100度,电流转换成电压只需在两端加入串入500欧的电阻,电压转和温度要通过转换才能实现显示温度。
程序分别如下:unsigned long ad_data;AC6611_AD(hDevice, 12, &ad_data);PV=ad_data*10/4095.0;PV=(PV-2)*100.0/8; //转换成温度4.2 数字滤波算法及程序设计由于在数据采集有很多的干扰以及不确定因素,要将采集进来的数据通过数值滤波将没用的信号滤掉。
班次采用的是算术平均值法即按输入的N 个采样为数据(1N i X i =),寻找这样一个y ,让y 与个采样值间的偏差的平方和为最小,使21E min[()]N i i y x =-∑ = 由一元函数求极值原理可得11ni i y x N ==∑ 这样就是算术平均值的算法,算出有用信号。