毕业设计·电阻炉单片机检测控制系统11.doc

第1章 系统概述 1.1 控制系统方案的选择 温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等；控制方案有直接数字控制（DDC），推断控制，预测控制，模糊控制（Fuzzy），专家控制(Expert Control)，鲁棒控制（Robust Control），推理控制等。 根据设计的要求，本系统采用直接数字控制（DDC）。并运用传统的PID系统，即单片机微、积分电路控制系统。 工作流程：传感器定时对炉温进行监测放大后，经芯片ADC0809的A/D转换得到相应的数字量，再送到单片机8031CPU进行判断和运算，得到相应控制量去控制电阻炉功率，从而实现对温度的控制。 1.2 直接数字控制的原理和优点 直接数字控制（DDC）是用于监视和控制系统中有关机电设备的控制器，它是一个完整的控制器，有应有的软硬件，能完成独立运行，不受到网络或其它控制器故障的影响。根据不同类型的监控点数提供符合控制要求和数量的控制器。每处DDC 具有10-15%点数的扩充或余量。控制器构成符合以下要求：A）以32位或16位微处理器的可编程DDCB）具有不同类型点的点终端模块C）具有可脱离中央控制主机独立运行或联网运行能力D）电源模块E）通信模块F）可配置运行不同的输入/输出模块：a)模拟信号输入，数字信号输入和脉冲信号输入b)模拟信号输出和数字信号输出G)DDC 有在模板LED显示每个数字输入，输出点的实时变化状态。H)当外电断电时，DDC的后备电池可保证RAM中数据在60天不掉失。I)当外电重新供应时，在无需人工干预的情况下，DDC能自动恢复正常工作。J)当DDC存储的数据非正常丢失时，用户可通过现场标准串行数据接口和通过网络操作将数据重新写入DDC控制器。K)DDC的操作程序与应用程序皆采用PPCL高级语言编写。L)DDC程序的编写，修改既可在中央站上进行，也可通过便携机进行。M)DDC在外电断时，同时后备电池丢失时，能存储其应有程序。N)DDC的采集精度与传感器的精度相匹配。O)工作环境：温度0度到50度，相对湿度0-90%P)电源：AC220V, ±10%,50HZ。DDC具备以下功能： 定时启停自适应启/停 自动幅度控制需求量预测控制 事件自动控制扫描程序控制与警报处理 趋势记录全面通信能力 设置空间浪费??设计变更时消耗很多时间和费用在下弱，发生故障时使其他通信线路（严重时CPU损坏在计算机控制系统中，PID控制规律是用计算机程序来实现的，因此它的灵活性很大。一些原来的模拟PID控制器中无法实现的问题，在引入计算机以后就可以得到解决，于是产生了一系列的改进算法，以满足不同控制系统的需要。　　模糊控制规则的形成是把有经验的操作者或专家的控制知识和经验制定成若干控制决策表，这些规则可以用自然语言来表达，但一般要进行形式化处理。例如：“If　Aｎ　Then　Bｎ”；“If　Aｎ　Then　Bｎ　Else　Cｎ”；“If　Aｎ　And　Bｎ　Then　Cｎ”；其中Aｎ是论域U上的一个模糊子集，Bｎ是论域V上的一个模糊子集。根据人工试验，可离线组织其控制决策表R，R是笛卡尔乘积U×V上的一个模糊子集。则某一时刻，以上控制规则的控制量分别为：Bｎ＝Aｎ．RBｎ＝Aｎ．RCｎ＝Aｎ．RCｎ＝（Aｎ×Bｎ）．R式中　×——模糊直积运算　　——模糊合成运算　　控制规则是实际模糊控制器最常用的规则形式。在这类规则中，A一般用来表示被控制量的测量值与期望值的偏差E＝x－x０的隶属函数。B一般表示偏差变化率C＝d　E／dt的隶属函数。目前设计的模糊控制器基本上都是采用这种方式。即在模糊控制过程中，同时要把系统与设定值的偏差和偏差的变化率作为模糊输入量。这种方法不仅能保证系统的稳定性，而且还可减少超调量和振荡现象。PID调节对于线性定常系统的控制是非常有效的，但对于非线性、时变的复杂系统和模型不清楚的系统就不能很好地控制。而模糊控制器对复杂的和模型不清楚的系统却能进行简单而有效的控制，但由于模糊控制器不具有积分环节，因而在模糊控制系统中又很难完全消除静差，而且在变量分级不足够多的情况下，常常在平衡点附近会有小的振荡现象。如果把两种控制方法结合起来，就可以构成兼有这两者优点的模糊PID控制器。有几种方法可把模糊技术与PID控制算法结合起来构成模糊PID控制器：一种是利用模糊控制器来给PID控制器在线自整定PID参数，组成模糊自整定参数PID