零触发器的给定电压来调节,本设计以AT89C51单片机为控制核心,输入通道使用AD590传感器检测温度,测量变送传给ADC0809进行AD转换,输出通道驱动执行结构过零触发器,从而加热电炉丝。本系统PID算法,将温度控制在50~350℃范围内,并能够实时显示当前温度值。
关键词:电加热炉;PID;功率;温度控制;
一课程设计方案
11系统组成中体结构电加热炉温度控制系统原理图如下,主要由温度检测电路、AD转换电路、驱动执行
电路、显示电路及按键电路等组成。系统采用可控硅交流调压器,输出不同的电压控制电阻炉温度的大小,温度通过
热电偶检测,再经过变送器变成05V的电压信号送入AD转换器使之变成数字量,此数字量通过接口送到微机,这是模拟量输入通道。
2控制系统的建模和数字控制器设计
21数字PID控制算法在电子数字计算机直接数字控制系统中,PID控制器是通过计算机PID控制算法程
序实现的。计算机直接数字控制系统大多数是采样数据控制系统。进入计算机的连续时间信号必须经过采样和整量化后,变成数字量,方能进入计算机的存贮器和寄存器,而在数字计算机中的计算和处理,不论是积分还是微分,只能用数值计算去逼近。
在数字计算机中,PID控制规律的实现,也必须用数值逼近的方法。当采样周期相当短时,用求和代替积分,用差商代替微商,使PID算法离散化,将描述连续时间PID
f算法的微分方程,变为描述离散时间PID算法的差分方程。
用矩形积分时,有
1
t
ed
Ts
k
ej
T0
Tij0
Td
detdt
TDTS
ekek
1
1
用差分代替微分
由上式得
u
ku
k
K1peKkpekTTsi
k
1j0eTSjk1TIj0
eTTDSjekTDeekk11eku0TS
2(2u)0
k
ukKpekK1ekKDekek1u0j0
(3)
式中u0控制量的基值,即k0时的控制;uk第k个采样时刻的控制;KP比例放大系数;KI积分放大系数;
KD微分放大系数;TS采样周期。
式(3)是数字PID算法的非递推形式,称全量算法。算法中,为了求和,必须将系统偏差的全部过去值ej(j1,2,3,,k)都存储起来。这种算法得出控制量的全量输出uk,是控制量的绝对数值。在控制系统中,这种控制量确定了执行机构的位置,例如在阀门控制中,这种算法的输出对应了阀门的位置(开度)。所以,将这种算法称为“位置算法”。
当执行机构需要的不是控制量的绝对值,而是控制量的增量(例如去驱动步进电动机)时,需要用PID的“增量算法”。
f由位置算法求出
再求出
ukukuk1
两式相减,得出控r