寶雞文理學(xué)院
課 程 設(shè) 計(jì)
設(shè)計(jì)題目：電爐溫度控制算法比較研究及仿真
系 別： 電子電氣工程系
班 級(jí)：08電氣工程及其制動(dòng)化（3）班
姓 名： ***
指 導(dǎo) 教 師：*************************
電子電氣系電氣專業(yè)2008級(jí)
綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
時(shí)間：2010-2011年度第二學(xué)期
一．設(shè)計(jì)的目的和意義
掌握所學(xué)課程的知識(shí)綜合應(yīng)用，充分認(rèn)識(shí)理論知識(shí)對(duì)應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐能夠進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)和理解，使學(xué)生的設(shè)計(jì)水平和對(duì)所學(xué)的知識(shí)的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高
二．設(shè)計(jì)題目及要求
1、設(shè)計(jì)題目：:電爐溫度控制算法比較研究及仿真
（一）、設(shè)計(jì)要求: 設(shè)某電爐控制對(duì)象的控制模型為，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)其控制算法進(jìn)行研究并運(yùn)用MATLAB的simulink模塊進(jìn)行仿真比較，給出最優(yōu)控制算法結(jié)論。
（二）、設(shè)計(jì)要求
1. 爐溫變化曲線要求參數(shù)：
過渡時(shí)間≤100min；超調(diào)量≤10℅；靜態(tài)誤差≤2℃。
2. 溫度的變化范圍為20～220℃，保溫值為200℃
3. 至少采用PID算法、Smith預(yù)估控制算法、達(dá)林算法三種算法作對(duì)比研究
三．給定條件：
1、運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)，比如微機(jī)、計(jì)控、仿真等
2、可以在以上題目基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善功能
四．課程設(shè)計(jì)要求
1、認(rèn)真查閱資料
２、遵守課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排
３、按時(shí)上機(jī)，認(rèn)真調(diào)試程序；連接硬件，軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)功能
４、認(rèn)真書寫報(bào)告
五、報(bào)告書寫格式
１、課程設(shè)計(jì)封皮
２、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
３、正文
（1）設(shè)計(jì)題目分析
（2）總體方案設(shè)計(jì)分析、討論
（3）算法原理
（4）仿真結(jié)果
（5）結(jié)論
4. 設(shè)計(jì)總結(jié)和心得體會(huì)
5、參考文獻(xiàn)
六、工作計(jì)劃
１、查閱資料及方案論證（１天）
２、完成總體設(shè)計(jì)方案（ 0.5天）
3、完成硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編寫（2天）
4、實(shí)驗(yàn)調(diào)試（1天）
5、書寫報(bào)告（０．５天）
七、成績(jī)?cè)u(píng)定
運(yùn)行每個(gè)同學(xué)的程序、審閱課程設(shè)計(jì)報(bào)告，根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)給每位同學(xué)評(píng)定課程設(shè)計(jì)考試成績(jī)。
1、原理設(shè)計(jì)的正確（60%）2、知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用得當(dāng)（10%）
3、原理設(shè)計(jì)合理 （20%） 4、.報(bào)告撰寫準(zhǔn)確、無誤（10%）
指導(dǎo)教師：梁絨香
一 摘 要
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)囟瓤刂葡到y(tǒng)的精度、穩(wěn)定性等要求越來越高，控制系統(tǒng)也千變?nèi)f化。計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量在原理、功能、精度和自動(dòng)化程度上發(fā)生了巨大的變化，使科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度得以顯著提高。 溫度控制的關(guān)鍵在于測(cè)溫和控溫兩個(gè)方面。溫度測(cè)量是溫度控制的基礎(chǔ)，這方面的技術(shù)比較成熟。但由于控制對(duì)象的越來越復(fù)雜，在溫度控制方面還存在許多問題。 本論文提出了基于采用PID算法、Smith預(yù)估控制算法、達(dá)林算法三種算法作對(duì)比研究的工業(yè)電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并利用仿真軟件MATLAB／SIMULINK對(duì)控制算法進(jìn)行了仿真，同時(shí)對(duì)先進(jìn)的控制算法進(jìn)行了研究。
二 課程設(shè)計(jì)的目的及分析
該系統(tǒng)的被控對(duì)象為電爐，采用熱阻絲加熱，利用大功率可控硅控制器控制熱阻絲兩端所加的電壓大小，來改變流經(jīng)熱阻絲的電流，從而改變電爐爐內(nèi)的溫度。可控硅控制器輸入為0~5伏時(shí)對(duì)應(yīng)電爐溫度20~~220℃，溫度傳感器測(cè)量值對(duì)應(yīng)也為0~5伏，爐溫變化曲線要求參數(shù)：過渡時(shí)間≤100min；超調(diào)量≤10℅；靜態(tài)誤差≤2℃。
該系統(tǒng)利用單片機(jī)可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)各參數(shù)的選擇與設(shè)定，實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程中控制。它采用溫度傳感器熱電偶將檢測(cè)到的實(shí)際爐溫進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再送入計(jì)算機(jī)中，與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差。對(duì)此偏差進(jìn)行調(diào)整，得出對(duì)應(yīng)的控制量來控制驅(qū)動(dòng)電路，調(diào)節(jié)電爐的加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度智能控制，能自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換、并進(jìn)行控制和鍵盤終端處理（各參數(shù)數(shù)值的修正）及顯示。在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意，采樣周期不能太短，否則會(huì)使調(diào)節(jié)過程過于頻繁，這樣，不但執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能反應(yīng)，而且計(jì)算機(jī)的利用率也大為降低；采樣周期不能太長(zhǎng)， 否則會(huì)使干擾無法及時(shí)消除，使調(diào)節(jié)品質(zhì)下降。
