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1、电烤箱的炉温控制系统设计作者姓名：王维洲作者学号：20123509指导教师：孟红记鲍艳学院名称：信息科学与技术学院专业名称：测控技术与仪器东北大学2016年1月摘要随着科学技术和生产的开展，对温度控制的要求也越来越高，本设计主要是实现单回路PID炉温的控制。单回路温度控制系统主要由计算机，采样板卡，控制箱，加热炉体组成。是由计算机完成温度采样，控制算法，输出控制，监控画面等主要功能。控制箱装有温度显示与变送仪表，控制执行机构，控制量显示，手控电路等。加热炉体由烤箱改装，较为美观适合实验室应用。计算机控制系统一般由控制计算机、A/D与D/A接口、执行机构、被控对象、检测元件和变送器组成。本实验控
2、制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。本设计通过调节PID参数来实现炉温系统的控制。关键词：单回路温度控制系统，PlD控制，加热炉体，智能控制仪表，温度变送器，热电阻，可控硅目录摘要I第1章课程设计目的与任务11.1 课程设计目的11.2 课程设计任务与要求1第2章炉温控制系统的组成22.1 设计所需设备及参考资料2设备2参考资料22.2 炉温控制系统硬件组成2实验设备2设备通讯3智能控制仪表CD901简介32.3 试验装置连线步骤42.4 炉温控制系统硬件工作原理5前向通道工作过程5
3、反响通道工作过程5第3章人机界面制作63.1 软件设计目标63.2 人机界面制作6建立新工程6画面的制作63.3 画面的制作63.4 建立数据词典73.5 建立动画连接83.6 调试运行8第4章PID控制作用及参数整定104.1 PID的作用104.2 PlD控制器参数的整定104.3 一般PlD控制算法104.4 工程整定方法介绍11建立新工程11临界比例带入法12经验法13电烤箱传递函数开环响应切线法参数整定13PID参数调节控制14结论15心得体会16参考文献18第1章课程设计目的与任务1.l课程设计目的本课程是隶属于实践性教学环节。通过过程控制系统课程设计这一教学实践环节，使学生能在学
4、完自动检测技术及仪表、过程控制仪表、过程控制系统等课程以后，能够灵活运用相关根本知识和根本理论模拟设计一个过程控制系统，以期培养学生解决实际问题的能力。1.2课程设计任务与要求在根本掌握过程控制常规控制方案的工作原理及参数整定步骤的根底上，针对一个电烤箱设计炉温控制系统。具体要求：(1)电烤箱控制系统的工作方案设计、设备选型及其连线；(2)炉温控制系统的对象-传递函数确定；(3)单回路PID炉温控制的实现；(4)利用组态王软件编制上位机监控软件；(5)撰写标准化的说明书一份。第2章炉温控制系统的组成2.1 设计所需设备及参考资料2.1.1 设备电烤箱：1个；控制装置：1套；组态王软件：1套；温
5、度测量元件：1个；双向可控硅调压元件：1个。2.1.2 参考资料 过程控制系统 组态王培训教程 相关设备元件的说明书2.2炉温控制系统硬件组成2.2.1 实验设备实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。监控计算机通过串行通讯与温度控制器（单回路控制器）连接，实现数据采集、操作和记录的功能。温度对象由烤箱改造而成，增设风扇冷却装置，加热由烤箱原加热部件实现。由温度控制器输出一路控制信号连接至固态继电器，驱动电烤箱加热单元；另一路控制信号连接至风扇用于冷却。设计热电阻检测烤箱内温度，检
6、测输入热电阻信号连接至温度控制器反响端。其原理结构如图2.1所示。双温室实验对象将烤箱用隔板隔成两局部，控制装置同样设置配置完全相同两套，安装于统一的控制箱上。控制箱面板布置图如图2.2所示。图2.1温度试验系统功能结构图图2.2控制箱面板（单套控制系统）本实验的检测元件为热电阻Ptl00。热电阻最大的特点是工作在中低温区，性能稳定，测量精度高。本系统中电炉的温度被控制在0300度之间，为了留有余地，我们要将温度的范围选在0400度，它为中低温区，所以本系统选用的是热电阻Pt100作为温度检测元件。交流固态继电器是一种无触点通断电子开关,为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出
7、受控端,中间采用光电隔离,作为输入输出之间电气隔离（浮空）。在输入端加上直流或脉冲信号,输出端就能从关断状态转变成导通状态（无信号时呈阻断状态）,从而控制较大负载。整个器件无可动部件及触点,可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。固态继电器如图2.3所示，电压数显表如图2.4所示。图2.3固态继电器2.4电控数显表2.2.2 设备通讯实验装置采用RS-232/RS-485转换器来实现计算机与仪表和控制器的通讯。RS-232/RS-485转换器如图2.5所示。RS-232/RS-485转换器，它按RS-232规定的协议工作。RS-232是规定连接电缆的机械、电气特性、信号功能及传送过程。目
8、前在IBMPC机上的COMKCOM2接口，就是RS-232C接口。当通信距离较近时，可不需要Modem,通信双方可以直接连接，这种情况下，只需使用少数几根信号线。最简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控制联络信号，只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信。B两端为CD901的通讯端，为标准的RS485接口。标准的DB9RS232接口信号定义如下： TxD:发送数据（TranSmitteddata-TxD）。通过TXD终端将串行数据发送到MODEMo RxD:接收数据（ReCeiVeddata-RXD）。通过RXD线终端接收从MODEM发来的串行数据。 SG：信
9、号地信号线，无方向。 RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。RS-485使用一对双绞线，将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图2.6所不O图2.5通讯转换器图2.6二线制RS-485智能控制仪表的前部外观如下列图2-8所示。2.2.3智能控制仪表CD901简介1智能控制仪表CD901的规格型号说明： PV：输入值（如：读入烤箱的温度值）或程序热侧）却侧） SV：设定值（如：手动给定给定值） AT：自整定（绿 0UT1：第一控制输出（加 OUT2：第二控制输出（冷 A1.M1：第一报警端 A1.M2：第二报警端 SET：设置各种命令 RS:位移及运行/停止图2.7
10、CD901面板 V:下移减小数字 A:上移减大数字CD901反面接线柱如下列图2,8所示。图2.8CD90I背部接线图2CD901的技术数据说明： 热电阻：Pt100:电压：05v电流：020mA, 通讯：RS-232/RS-485转换器 控制类型：4种F：PID动作及自动演算（逆）D：PID动作及自动演算（正）W：加热/冷却动作及自动演算（水冷）A：加热/冷却动作及自动演算（风冷） 设定数据：测定值（PV）：来自被控对象的当前值设定值（SV）：与输入范围同样加热侧比例带（P）：1全距0.1全距冷却侧比例带（Pc）:为P的1-1000%积分时间（I）：l3600秒微分时间（D）l3600秒加热
11、侧比例周期（T）：l100秒冷却侧比例周期（t）：l100秒限制积分动作生效范围（ARW）：加热侧比例带（P）的N100%3CD901工作原理CD901系列仪表可配置数字通讯接口，其接口为RS485,仪表与上位机通讯为被动方式，采用上位向仪表发出读写命令，仪表才会动作，通讯采用ASCII码的形式。CD901具有PID控制、自动演算、自主校正、设定数据帧、加热/制冷控制、数字通讯、正动作、逆动作、温度报警（加热器断线报警、控制环断线报警）等功能，可进行热电偶、热电阻输入，采样周期：0.5秒，过程值偏置：-19999999或-199.9999.9C（温度输入）全量程（电压/电流输入）全量。2.3
12、试验装置连线步骤按照实验装置面板上的连线原理图将系统运行时的线路连接上，连线原理图如下列图2.9。图2.9面板上的连线原理图 硬手动（手动给定）连线：硬手动时分别连接至调压模块接线柱、； OUTl连线：非硬手动时分别连接至调压模块接线柱、； OUT2连线：当使用风扇制冷时使用。 TC连线：当使用检测元件作为反响值时使用。2.4 炉温控制系统硬件工作原理主机电源箱、多功能检测实验装置、光电转速传感器-光电断续器（已装在转动源上）、转动源。2.4.1 前向通道工作过程前向通道有两中工作方式，自动和手动，即可控硅模块的输入可以由计算机通过数据采集卡的D/A通道自动给定，也可以在控制面板上手动调节,两
13、种方式只能选择一种。可控硅输入Uk为15伏电压，01伏为死区，死区内输出为0,15伏电压输入对应0-220伏电压输出Ud,对应关系为近似线性关系，如图2.10所示。图2.10可控硅输入输出关系可控硅输出电压Ud加在加热炉上，使炉温上升。加热炉也有两种工作方式，二加热体加热和四加热体加热,功率分别为600瓦和1200瓦,其温度范围分别为0220度和0-300度，每台加热炉因保温效果和加热体实际功率不同，其温度范围也不尽相同，本文使用第二种方式测定数学模型参数并进行设计。2.4.2 反响通道工作过程反响通道首先由热电阻PtlOO的检测炉温，温度变送器将热电阻的阻值变化转换放大为两路输出信号，一路为
14、0300度的温度信号，通过数码显示管在温度控制装置上显示出来,另一路为05伏的电压信号,通过数据采集卡PCII711的A/D通道送入计算机，两路信号近似线性比例约为60。计算机经过计算处理,得到新的控制量,输出给可控硅。第3章人机界面制作3.1 软件设计目标软件系统的开发要到达以下功能要求： 采集温度变送器的电压输出，其范围为05V,即实现A/D功能； 输出控制量Uk,其范围也为05V,即实现D/A功能； 设计方便清晰的人机画面； 可以进行开环实验，并绘制加热炉升温曲线； 编程实现对采集到的数据进行滤波； 编程实现采用一般PlD控制。3.2 人机界面制作3.2.1 建立新工程点击进入组态王工程
15、管理器，如图3.1所示：图3.1组态王工程管理器点击“新建”或在文件菜单中选择“新建工程”，出现如下提示：图3.2新建工程向导之一点击“下一步”出现如下窗口，输入将建立的工程路径：图3.3新建工程向导之二点击“下一步”，输入所建新工程的名称：图3.4新建工程向导之三点击“完成”，并选择“是”，将新建的工程设为当前工程：图3.5组态王工程管理器双击新建的工程，由于未安装加密狗，所以会有以下提示，只能在演示方式下进入开发环境，开发环境连续使用两个小时后自动关闭，必须重新启动组态王。图3.6进入开发环境提示按照相应的提示操作后，弹出工程浏览器窗口、画面制作开发系统和组态王信息窗口，然后就可以进行下一
16、步的工作了。3.2.2画面的制作3.3画面的制作(1)制作“进入系统”画面，画面内容主要包括标题、系统简要说明、系统实物示意图和画面选择。选中工程浏览器左侧的画面，在右侧窗口中双击“新建”，出现新画面属性对话框，如下列图3.7所示：图3.7新画而属性对话框设置好属性后，点击“确定”，利用画面开发系统自带的工具箱、调色板等工具进行画面制作。做好的进入系统的画面如图5-7所示。(2)制作“炉温实时控制系统”，主要包括：标题、参数设定、主要参数显示、控制按钮和温度曲线等，其中绘制实时温度曲线是用“温控曲线”控件来实现的。图3.8进入系统画面3.4 建立数据词典在工程浏览器中单击数据库、数据词典(如图
17、5-8),在右边窗体中双击“新建”，可以建立内存离散、内存整数、内存实数、内存字符串、I/O离散、I/O整数、I/O实数、I/O字符串和存储器九种类型的变量，每种变量都有各自不同的属性。变量可以事先建立，也可以在编程或建立动画过程中根据所需随时建立。在组态王中实现A/D、D/A功能不需要单独编程,只要在工程浏览器中建立新设备，找到所用的板卡理光-CD901,并知道使用的通道号，便可以直接在数据词典里建立I/O变量来参数的设定、数据的采集与输出。图3.9数据词典在这个工程当中需要的9个变量及变量的类型和其他属性如下表5.1：表3/定义的变量变量名称变量类型连接设备数据类型存放器PVI/O实型CD
18、901F1.OATMOSVI/O实型CD901F1.OATM8AUTO_TUNING1/01离散型CD901BITM15H_P1/0实型CD901F1.OATMI7H_II/O实型CD901F1.OATMI8H_DI/O实型CD901F1.OATM19ON内存离散型CD901Runtime内存整型CD901DeviceID内存整型其中PV表示当前值，SV表示给定值，AUTO.TUNING表示自动切换值，H_P表示加热比例系数,H_I表示积分时间,H_D表示微分时间,0N用来设置开始标志。RUmime表示当前时间，DeViCelD用于构建数据库。3.5 建立动画连接在建立好的画面上双击要建立动画
19、连接的对象，会弹出“动画连接”窗口:图3.10动画连接窗口(1)对于文本#：双击或用鼠标右键选择快捷菜单中的“动画连接”，弹出如上动画连接窗口，所有文本均选择“模拟值输出”按钮，在弹出的“模拟值输出连接”对话框，在表达式中分别输入对应的变量名，整数位、小数位对应选择数值。如下列图5-10所示。其他属性默认，单击“确定”，返回并确定。图3.11模拟值输出连接(2)对于按钮：用同样的方法进入动画连接对话框，选择“弹起时”，进入“命令语言对话框”，对于三个按钮分别输入： 开始按钮：本站点ON=1;SQ1.Connect(DeviceID,dsn=mine,database=table);SQ1.Cr
20、eateTable(DeviceIDbiao,table); 结束按钮：ON=O;SQ1.Disconnect(DeviceID); 退出按钮：ON=O;exit(O);如下列图3.12所示：图3.12按钮命令对话框(3)对于画面：在屏幕上单击鼠标右键，在出现的快捷菜单中选择画面属性，在出现的画面属性对话框中选择命令语言，出现画面命令对话框，将采样时间改为1000,在空白处键入：if(本站点ON=1)(XyAddNeWPOint(caiy,本站点Runtime,本站点PV,0);XyAddNeWPoint(caiy”,W本站点Runtime,W本站点SV,1);本站点XRuntime=W本站点
21、Runtime+1;SQ1.Insert(DeviceID,biao,bind11);3.6 调试运行先单击菜单项“文件/全部存”，再单击菜单项“文件/切换到View”；就进入运行系统，单击“画面”中的“翻开”，翻开自己创立的工程，按开始按钮系统开始绘制温度采样曲线。第4章PlD控制作用及参数整定4.1 PID的作用比例控制能迅速反响误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，比例系数KP太小不容易到达给定，KP过大，会引起系统的不稳定；积分控制的作用是，只要系统存在误差，积分控制作用就不断的积累，输出控制量以消除误差，因而，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，积分作用太强会使系统
22、超调加大，甚至使系统出现振荡；微分控制可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。对于炉温控制来说，由于加热炉的降温完全依靠自然散热，微分控制的作用并不明显。4.2 PID控制器参数的整定PID控制器的参数可以在被控对象模型未知的情况下采用试凑法来整定，试凑法的步骤为：先比例、再加积分、最后加微分。首先只整定比例局部，由小到大调节比例系数直到系统输出反响较快，超调较小，稳态误差到达允许范围内，即可确定比例系数；然后参加积分作用，积分系数应由小到大，并将已整定好的比例系数略微缩小，观察系统输出响应，直到动态特性较好，而且完全消除
23、静差，即可确定积分系数；最后参加微分作用，微分系数仍然是由小到大，同时配合修改比例系数和积分系数，以获得良好的调节效果，确定微分系数。如果获得被控对象模型，那么可以采用仿真试验来整定，可以节约时间。对于传递函数可近似为一阶惯性加滞后环节的被控对象：K*ersWd(三)=(4-1)“+1采用典型PID控制器：%G)=即*(1+1/7；s+),可以用Z-N(ZiegIor-Nichols)经验公式：比例系数：Kp=2*T积分时间常数：T1=2*r(4-2)微分时间常数：Td=0.5*t进行初步整定，然后用试凑法进行微调整定。4.3 一般PID控制算法PiD控制器的微分方程为：“(f)=Kp*e(f
24、)Hfe(j)dt+TD*4-3)T1jdt在计算机控制系统中，使用数字PID,将上式离散化，写成差分方程：k=Kp*e(Q+KiEe(J)+Kde(k)-e(k-1)(4-4)j=o式中：Ki=KpTT1积分系数；Kd=Kp*TD/T微分系数。上式是位置式PID算式，也可以写成增量式，其差分方程：(Q=Kpe(k)e(k-1)+Ki*e(k)+Kde(k)-2*e(k-1)+e(k-2)(4-5)位置型PID控制算式因为要累加偏差，计算量大，不仅要占用较多的存储单元，而且不便于编写程序，计算机的任何故障都可能引起u(k)的大幅度变化；增量式算法不需要做累加，控制量增量确实定仅与最近几次误差采
25、样值有关，计算误差或计算精度问题对控制量的计算影响较小。这里采用增量式表示的位置式PID,其差分方程为：(4-6)程序流程图如图4.1所示：图4.1PlD调节程序流程图4.4工程整定方法介绍4.4.1 建立新工程衰减曲线法是在总结临界比例带法根底上开展起来的，它是利用比例作用下产生的4:1衰减振荡(W=O75)过程时的调节器比例带训及过程衰减周期7；,据经验公式计算出调节器的各个参数。衰减曲线法的具体步骤是：(1)置调节器的积分时间7；-8,微分时间Td-0,比例带S为一稍大的值；将系统投入闭环运行。(2)在系统处于稳定状态后作阶跃扰动试验，观察控制过程。如果过渡过程衰减率大于0.75,应逐步
26、减小比例带值，并再次试验，直到过渡过程曲线出现4:1的衰减过程。记录下4:1的衰减振荡过程曲线，如图6-1所示。在图6-l（八）或(b)所示的曲线上求取=0.75时的振荡周期7；结合此过程下的调节器比例带4,按表4-1计算出调节器的各个参数。表4-1衰减曲线法计算公式规律3,QO0.75PI1.260.5，0(3)按计算结果设置好调节器的各个参数，作阶跃扰动试验，观察调节过程，适当修改调节器参数，到满意为止。与临界比例带法一样，衰减曲线法也是利用了比例作用下的调节过程。从表4-1可以发现，对于=0.75,采用比例积分调节规律时相对于采用比例调节规律引入了积分作用，因此系统的稳定性将下降，为了仍
27、然能得到=0.75的衰减率，就需将6放大1.2倍后作为比例积分调节器的比例带值。图4.2衰减曲线4.4.2 临界比例带入法临界比例带法又称边界稳定法，其要点是将调节器设置成纯比例作用，将系统投入自动运行并将比例带由大到小改变，直到系统产生等幅振荡为止。这时控制系统处于边界稳定状态，记下此状态下的比例带值，即临界比例带或以及振荡周期Tk,然后根据经验公式计算出调节器的各个参数。可以看出临界比例带法无需知道对象的动态特性，直接在闭环系统中进行参数整定。临界比例带法的具体步骤是：(1)将调节器的积分时间置于最大，即(-8；置微分时间Td=0；置比例带b于一个较大的值。(2)将系统投入闭环运行，待系统
28、稳定后逐渐减小比例带S,直到系统进入等幅振荡状态。一般振荡持续45个振幅即可，试验记录曲线如图4.3所示。图4.3等幅振荡曲线(3)据记录曲线得振荡周期T,此状态下的调节器比例带为公，然后按表6.2计算出调节器的各个参数。表4-2临界比例带法计算公式(=0.75)Ti规律P2OO0PI2.23K0.85TK0(4)将计算好的参数值在调节器上设置好，作阶跃响应试验，观察系统的调节过程，适当修改调节器的参数，直到调节过程满意为止。4.4.3 经验法如果调节系统在运行中经常受到扰动影响，那么要得到闭环系统确切的阶跃响应曲线就很困难，因此临界比例法和衰减曲线法都不能得到满意的结果。通过长期实践，人们总
29、结了一套参数整定的经验，称之为经验法。经验法可以说是根据经验进行参数试凑的方法，它首先根据经验设置一组调节器参数，然后将系统投入闭环运行，待系统稳定后作阶跃扰动试验，观察调节过程；如果过渡过程不令人满意，那么修改调节器参数，再作阶跃扰动试验，观察调节过程；反复上述试验，直到调节过程满意为止。经验法整定参数的具体步骤是：(1)将调节器的积分时间乙放到最大，微分时间1,置于最小，据经验设置比例带5值。将系统投入闭环运行，稳定后作阶跃扰动试验，观察调节过程，假设过渡过程有希望的衰减率(=0.750.9)那么可，否那么改变比例带3值，重复上述试验。(2)将调节器的积分时间I由最大调整到某一值，由于积分
30、作用的引入使系统的稳定性下降，这时应将比例带值3适当增大，一般为纯比例作用的1.2倍。作阶跃扰动试验，观察调节过程，修改积分时间重复试验，直到满意为止。(3)保持积分时间不变，改变比例带，看调节过程有无改善，假设有改善那么继续修改比例带，如无改善那么反方向修改比例带，直到满意为止。保持比例带不变修改积分时间，同样反复试凑直到满意为止。如此反复凑试，直到有一组适宜的积分时间和比例带。4.4.4 电烤箱传递函数开环响应切线法参数整定确定了开环响应方案后，同时完成组态软件与硬件的正常结合后。将手动控制器接至固态继电器端，输出一个稳定电压X=220V(检测所得)。读取并读取开环温度响应曲线显示与上位机
31、中，待温度最后稳定时保存数据。用绘图软件做出响应曲线如下列图所示：图4.4开环温度响应曲线在开环稳定温度在160左右时，根据响应曲线确定一阶延时模型各参数:图4.5局部切线法求参示意图根据局部切线图中数据读取可得：可得K。：160.1-24.1220=0.61(4-7)y(oo)-)，(0)KO=4.4.5 PID参数调节控制炉温135。C的曲线图参数调节整定过程及分析(1)根据开环阶跃响应曲线所计算出的参数做稍加调整，取6=60,7:=160,Td=30,将系统投入闭环运行，得到图4.5。图4.65=60,K=160,Td=30(2)上面曲线中，第二个波峰小，因此增大比例度，减小积分时间，重
32、新投入运行，得到图4.6。图4.75=70,Ti=140,Td=30(3)分析上述曲线，太稳定，减小积分时间和微分时间，重新投入运行，得图4.7。图4.8S=70,K=120,Td=25(4)分析上述几条曲线，有所改良，积分微分继续减小，得到图4.9。图4.95=70,7；=100,Td=20(5)分析上述曲线，衰减比不够，加积分时间，减小稳态误差，可得到图4.9。图4.105=70,Ti=110,Td=20(6)上图中，响应曲线两个波峰之间衰减太多，因此，减小积分时间，将系统投入运行,可得到图4.10。图4.116=70,Ti=104,Td=20由此可以得到衰减比为4:1的响应曲线，根本上符
33、合要求。结论首先通过比照例带进行调节，将比例带参数从低到高调节，在比例参数较小时对于低温调节很有效，但是在高温时，比例参数需要调节到很大才能奏效；接下来对积分的调节，积分调节作用是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大那么积分作用弱，参加积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。最后是微分调节作用，微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏
34、差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择适宜情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反响的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PlD控制器。心得体会这一周的课程设计，是大学里最后一次了，最后一次和队友合作、集中几天时间专心地做一件事情，完成一定的目的。短短的一周，让我学习到了很多，不仅仅是专业知识层面的，而且有做人以及价值观和态度方面的知识。个人来说，非常赞成和支持课程设计这样一种学习的方式和时机，我们
35、专业在这四年中，做了很多课程设计，在这种实践中，我们学习到了很多课堂和课本中学习不到的知识，很感谢这些时机和途中老师的指导以及队友的帮助与合作。这种实践性的工程，真正的为以后无论工作还是继续深造打下了牢固的根底。第一天来到实验室，孟老师讲了讲电烤箱炉温控制系统的整体设计思路，介绍了各个局部的工作原理。当时感觉一头雾水，不知道从哪里下手，如果这次课程设计能做出来,肯定非常有成就感,因为当时关系到上位机和电烤箱温度的数据传输和温度控制，在之前我从来没有切身经历过，可能会有很大挑战！组态王以前在上课的时候老师总是提到它，由于没有真正接触过，可能会有很大难度。第一天自己练习做了一个简单的程序，明白了组
36、态王的简单应用，理解了怎么与实际实验设备进行数据传输。刚开始老师讲的比方说PtlOO热电偶测温环节，固态继电器加热环节，老师都已经帮我们装好了，大大减轻了我们的负担，这些东西只需要我们回去查资料了解一下即可。第一天下午我们开始测被控制的电烤箱的传递函数，用开环阶跃响应估计它的模型。在测量过程中，由于组态王变量的设置初始值和最大初始值不相同，导致最终设备的温度值读不出来，消耗了好一会时间，当看到有数据显示时，真心好欣慰。但是问题是读到的数据不在X-Y中绘制，经过仔细琢磨，原来，X-Y图的名称要和命令语言中的想绘制曲线名称相同，最后终于实现了上位机对电烤箱温度的实时测量和绘图，很直观。凡事入门难，
37、只要进来了，掌握了一定的根底，之后的事情便好做了。我们得到的阶跃响应曲线是一个二阶曲线，回到寝室我们用切线法获得了传递函数的一些参数,这些参数对第二天的温度控制调试具有很大的参考意义。我们组的温度有两个，一个是95度，另一个事135度。我们先做的是相对低温95度控制。整整一天以及第三天,很大一局部时间我们都在调试95度的响应曲线。比例带、积分时间、微分时间，从计算得到的数据开始，对每组数据比拟分析，修改参数。途中，加深了对课上一些知识的理解，使得我们看到一个不太优秀的曲线时，会自发的想到该调哪个参数，该向哪个方向调。比方当整个曲线相对于稳态值来说，如果波谷比波峰大，并且一直不稳定，说明比例系数
38、太小、积分时间太小，导致响应曲线冲不上去而且伴随着一些小震荡；当微分作用太大时，曲线根本超调不了，其至在快到稳态值时刹车，曲线呈现出了近似单调过程。第四天，我们意识到了一个很严重的问题，当时我们的比例度降到0.1就再也降不下去了，没有意识到电烤箱已经是220V全功率加热了，这样使得快到稳态值时电烤箱要么全功率加热，要么根本不加热，因此曲线总是上下小波动，这个对于最后温度的控制极为不利。所以比例度不应该设得太小，应当适当即可，留有调节的余地。对于135度高温，我们的烤箱本身加热功率小，上升时间长，想要得到超调，到达4:1的曲线着实有难度，我们继续分析和调试。这几天以来，中午都是订饭吃完马上接着调
39、参数，很充实，学习不少。课程设计结束了，我得到了很多合作、交流、学习方面的知识。在很多时候，坚持自己的观点很重要，但是悉心听取别人的意见和建议也很重要，因为所有的人员和队友都是为了最后有一个共同的好结果，关键在于一起讨论到达更正确的结论，而不是固执地坚持自己可能欠妥或者甚至错误的观点。在与人交往过程中，虚心的向周围的人学习，不管对方是谁，都有值得自己学习的各个方面的知识，这样，才能使自己不断地提高和进步，而不是固步自封、作茧自缚！对于一切的结果，耐心的对待，认真地分析，着重于怎样去解决，而不是抱怨或者逃避。真心感谢这次课程设计过程中老师的指导和队友的帮助，希望以后我们能有更多合作的时机，也希望大家一起取得更多、更大的进步！参考文献1,翁维琴等编.过程控制系统及工程M.北京：化学工业出版社.2003.62 .邵裕森主编.过程控制及仪表（修订版）.上海：上海交通大学出版社.2004.73 .陈夕松等编.过程控制系统M.北京：科学出版社.2005.74 .陶永华、尹怡欣.新型PlD控制及应用M北京:机械工业出版社.19985 .马国华.监控组态软件及其应用M.北京:清华大学出版社.20016 .陈振春.双向可控硅在电动机控制电路中的的应用J1.南昌工程学院学报.2005.2
