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水温控制系统

  • 简介:一、方案比较与论证 水温的控制方法,最常用的方法就是反馈控制。所谓反馈控制就是将输入量与被控量相比较产生偏差信号,并据此产生控制信号来控制系统下一步的动作,从而减少甚至消除系统的偏差。因比,对于水温控制而言,控制信号的产生方式就是其主要...
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目录 一、方案比较与论证
二、系统框图与电路设计
三、理论分析与参数计算
四、测试报告与数据分析
五、结束语 参考资料 1 胡汉才,《单片机原理及其接口技术》,清华大学出版社,1996:274-279;
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16 余载泉,李玉和,《PROTEL实战演练》,2000:7-115-08613-3; 简单介绍 本温度控制系统采用经典的比例控制原理,通过控制单位时间内加热时间所占的比例(即控制波形的占空比)来控制水的加热速度,很好地控制水的温度。在本设计中,解决的最主要的问题就是实现了控制波形的占空比的动态变化,从而使电热杯的功率发生动态的改变,来实现比较优良的控制性能。在控制信号的发生方面,还实现了对于不同的水温有三种截然不同的加热方式,更加使水温稳定,这也是本设计的特点之一。
一、方案比较与论证
水温的控制方法,最常用的方法就是反馈控制。所谓反馈控制就是将输入量与被控量相比较产生偏差信号,并据此产生控制信号来控制系统下一步的动作,从而减少甚至消除系统的偏差。因比,对于水温控制而言,控制信号的产生方式就是其主要的差异所在。
方案一:纯比例调节方式。这种方法适合于一些常见的简单系统的控制,因为其控制方法极其简单而且易于实现,所以用于简单系统的控制是非常适合的。但水温控制系统具有非常明显的记忆特性,因而如果单单采用比例控制,必然带来水温的过冲。不仅精度远远不够,而且造成系统的稳定性不高,还有可能会产生振荡。
方案二:PID控制。这种控制方法集比例、微分调节方法于一体,是现今的一种比较成熟的控制方法,也是使用比较广泛的一种控制方法。但是,将其用于水温的控制,总是有些“小题大做”。对于水的加热这样的系统来说,虽然直接应用比例控制不会有好的效果,但是如果对比例控制加以改造,完全可以实现对水控制温度的功能。
方案三:通过对比例控制的改善来实现水温的控制。设计三个加热状态,当实际温度离设定的温度比较远时,让系统持续地加热。这时的功率最大,有利于水温的迅速提高。当实际水温到达了一定的高度时,加热进入第二个阶段,这时控制信号用方波,并且使方波的占空比随着水的实际温度的提高而减小。这样,水温离设定温度越近,占空比越小,功率越小,有效地克服水温的过冲。第三个加热阶段:当水的实际温度离设定值非常接近时,使占空比迅速变小,来进一步减小水温的过冲。当水温达到设定温度时,就停止加热,水开始散热,从而控制水温,使其不会上升太高。当水温下降到设定温度时,又开始加热,通过控制方波的占空比,使其随水温的下降而增大
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