成绩
《计算机控制技术》
课程设计
题目：基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计
班级：姓名：学号：
2013
自动化091年1月1日
f基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计
摘要：电加热炉控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。本设计采用PID算法进行温度控制，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联来实现温度的较为精确的控制。
电加热炉加热温度的改变是由上、下两组炉丝的供电功率来调节的，它们分别由两套晶闸管调功器供电。调功器的输出功率由改变过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；
1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。
f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
uk

K
p
ek

TsTi
kj0
e
j

TDTS
ek


ek
1

u0
（2）
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r