计算机控制(炉温控制)实验报告.pdfVIP

计 算 机 控 制 系 统 实 验 报 告 实验名称： 炉温控制实验 姓 名： 班 级： 任课教师： 完成时间： 2012 年 04 月 01 日 实验一 . 炉温控制实验 一、实验目的 1．了解温度控制系统的特点。 2 ．研究采样周期 T对系统特性的影响。 3 ．研究大时间常数系统 PID控制器的参数的整定方法。 二、实验仪器 1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台 2 ．PC计算机一台 3 ．炉温控制实验对象一台 三、炉温控制的基本原理 1． 系统结构图示于图 1－ 1。 图1－1 系统结构图 图中 Gc （s）=Kp （1+Ki/s+Kds） Gh （s）= （1－e-TS）/s Gp （s）=1/ （Ts+1） 2 ．系统的基本工作原理 整个炉温控制系统由两大部分组成， 第一部分由计算机和 A/DD/A 卡组成， 主要完成温度采 集、 PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成， 以及触发脉冲放大等组成。 炉温控制的基本原理是： 改变可控硅的导通角即改变电热炉加热 丝两端的有效电压，有效电压的可在 0～ 140V内变化。可控硅的导通角为 0～5CH。温度传感 是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的， 温度越高其输出电压越小。 外部 LED灯的亮灭表 示可控硅的导通与闭合的占空比时间，如果炉温温度低于设定值则可控硅导通，系统加热， 否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。 第二部分电路原理图见附录一。 3 ．PID递推算法 ： 如果 PID调节器输入信号为 e （t ），其输送信号为 u （t ）,则离散的递推算 法如下： Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1),其中 ek2是误差累积和。 1 四、实验内容： 1．设定炉子的温度在一恒定值。 2 ．调整 P、 I、 D各参数观察对其有何影响。 五、实验步骤 1．启动计算机，双击桌面 “计算机控制实验 ”快捷方式，运行软件。 2 ．测试计算机与实验箱的通信是否正常 ,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常 后才可以继续进行实验。 3 ．20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱和炉温控制的电 源。 （开环控制实验没有做，略） 闭环控制 4.在实验项目的下拉列表中选择实验七 [七、炉温控制 ] 鼠标单击 按钮， 弹出实验课题参 数设置对话框， 选择 PID，在参数设置窗口设置炉温控制对象的给定温度以及 Ki、Kp、Kd值， 点击确认在观察窗口观测系统响应曲线。测量系统响应时间 Ts和超调量 。 5.重复步骤 6，改变 PID参数，观测波形的变化，记入下表中： （设定的炉温初始值为 50℃） 性能指标 参数 阶跃响应曲线 δ% Tp （秒） Ts （秒） Kp Ki Kd 1.000 0.020 1.000 见下方图 44% 190.6 8.2 0.750 0.020 1.000 见下方图 40% 216.4 10.5 0.750 0.100 0.500 见下方图 38% 275.5 18.0 0.500 0.300 0.500