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首页基于PID算法的电加热炉温度控制仿真
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第一章 绪论.................................................................................................5
第二章 系统工作原理以及方案论证..................................................................7
第三章 硬件的设计与实现 ............................................................................ 1 0
3.1 总体方案设计与原理分析 ....................................................................... 1 1
3.2 电源设计 ............................................................................................. 1 2
3.3 系统硬件设计 ....................................................................................... 1 3
3.4 单片机最小系统 .................................................................................... 1 4
3.5 LED
数码管 .......................................................................................... 1 8
3.6 键盘电路 ............................................................................................. 1 9
3.7
晶闸管及其控制电路 .............................................................................. 2 0
3.8
炉温检测电路 ....................................................................................... 2 2
第四章 系统控制流程及软件设计 ................................................................... 2 3
4.1 总体流程图 .......................................................................................... 2 3
4.2 程序块流程图 ....................................................................................... 2 4
4.2 Simulink
仿真 ..................................................................................... 3 4
第五章 心得体会 ......................................................................................... 3 6
摘要
温度是工业对象中的很重要参数的之一。广泛应用在冶金、化工、机械各
类加热炉热、处理炉和反应炉等工业中。电加热炉随着科学技术的发展和工业
生产水平的提高,已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用,
并且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大滞后、
大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象,很难用数学方法建立精确的
数学模型,因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。
关键词:加热炉;PID;单片机
ABSTRACT
Temperature is one of the important parameters in the industrial object. Widely
used in metallurgy, chemical industry, machinery and all kinds of heang furnace,
heat treatment furnace and furnace industry etc.. Electric heang furnace with the
development of science and technology and industrial producon level, has been
widely used in metallurgy, chemical, machinery and other kinds of industrial control,
and has play a decisive role in the naonal economy status. For such a nonlinear,
large delay, large inera, me-varying, unidireconal rising, control object, it is
di!cult to establish accurate mathemacal model, so the tradional control theories
and methods are di!cult to achieve good control e"ect.
Key words:Heang furnace; PID; MCU
第一章 绪论
温度是工业对象中主要的被控参数之一。为了保证生产过程正
常安全地进行,提高产品的质量和数量,以及减轻工人的劳动强度,
节约能源,对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温,不能
随电源电压波动或炉内物体而变化,或者有的电炉的炉温根据工艺
要求按照某个指定的升温或保温规律而变化,等等。
工业生产过程中,用模拟控制来控制电加热炉温已经取得了较
为成熟的经验,但他的控制精度较低,显示操作不方便,为此引入
了计算机控制系统对温度进行数字算法控制。由于电炉加热的时间
常数相对于采样周期来说很大,所以电炉加热控制系统的动态特性
可以看作一阶滞后环节来近似,在控制算法上可采用 PID 控制或其
他纯滞后补偿算法。
本课程设计所控制的电加热炉的加热能源是热阻丝,根据控制
系统要求,设计控制方案和主电路及各检测控制模块电路,然后针
对温度控制要求计算电路元件所需参数,应用 PID 控制算法,实现
温箱的闭环控制。进而了解温度控制系统的特点及运用计算机设计
控制程序实现计算机自动控制温度的方法。
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