溫度閉環(huán)控制實驗

一．實驗要求

根據實驗要求，即加溫速率(上升時間)、超調量、調節(jié)時間及誤差，選擇P I D 控制參數、積分控制量

實現溫度閉環(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．實驗目的

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。

當給定溫度 U(k)接入后(即在溫度示波器的界面上設置‘目標值’)，與當前溫度值U(t)(溫度模

塊的AD590 溫度采集輸出經模/數轉換器(B8)輸出值)相比較，其差值e(t)在計算機中進行PID 計算，

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

風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置的。

四．實驗內容及步驟

1、設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源文件，然后再點擊發(fā)送鍵，將

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

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

制，無須點擊停止；只有在需觀察實驗結果時，才需點擊停止。

實驗步驟：

(1)實驗測孔聯線：

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”欄的比例系數Kp(0.00~2.00)、調節(jié)器的積分時間TI (1~99S)、調

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(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果。如在控制過程中欲改變這些系數和參數，則改變后，

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

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，實際溫度經數次振蕩達到隱定值后，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。

並同時顯示有PID 位置控制的調節(jié)器輸出P(k) 值(0~255)。該兩項數據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’參數為‘1℃’后，再次點擊“發(fā)送”鍵將啟動風扇轉動，進行

冷卻。

記錄溫度閉環(huán)控制曲線(改變參數，用不同顏色的筆記錄幾組曲線，標明調節(jié)時間，超調量)。

總結

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