开题报告(王爽)

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1、长江大学毕业设计开题报告题目名称：PID温度控制系统的设计学院（系）：长江大学工程技术学院信息系专业班级：测控技术与仪器0601班学生姓名：王爽指导教师：魏勇辅导教师：魏勇开题报告日期：2010年3月14日PID温度控制系统的设计学生：王爽，长江大学工程技术学院信息系指导教师：魏勇，长江大学1题目来源2008年湖北省电子设计大赛。2研究目的和意义目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。在工业生产过程中，温度控制是一个非常重要的环节，控制精度直接影响着产品质量的好坏，对于生产

2、装置的温度常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型、控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依

3、靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。PID控制算法的控制系统具有真正的智能化和灵活性，有自动检测、数据实时采集、处理及控制结果显示等功能，对提高温度的控制精度具有较好的意义。3阅读的主要参考文献及资料名称[1] 徐学峰主编.传感器变送器测控仪表大全.北京:机械工业出版社,1998。[2]谢新民,丁锋编著.自适应控制系统.北京:清华大学出版社,2002。[3]郑雪梅,姜成国编著.模糊PID控制器结构.大庆石油学院报,2000。[4]张建民,王涛,王忠礼编著.智能控制原理及应用.

4、北京:冶金工业出版社,2003。[5]李家昌主编.自动控制仪表.武汉:武汉工业大学出版社,1990。[6]刘豹主编.现代控制理论.北京:机械工业出版社,2000。[7]张毅刚,彭喜源,谭晓军等编著.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000。4国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向4.1国内外发展趋势和现状温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从生产的温度控制器来讲，总体发展水平任然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着比较大的差距。目前，我国在这方面总体

5、技术水平处于20世纪80年代中后期水平，只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统的控制。而适应于较高控制场合的智能化、自动化控制仪表，国内技术还十分不成熟。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先，都生产出一批商品化、性能优异化的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。发展的总趋势：向高精度、智能化、小型化、低消耗、低成本等方面发展。4.2研究的主攻方向设计一种基于单片机的温度控制装置，通过对机内数字PID参数的

6、设置，达到不同受控对象的不同温度要求进行高精度控制。5主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路5.1研究的主要内容利用单片机开发板或STM32ARM开发板设计实现一个基于PID算法的温度控制系统。具体要求如下:1、利用单片机开发板及其它元材料设计实现一个密闭容器的温度控制，有加热和制冷装置，可实现升温、降温、保温3种状态。2、有数据显示功能，及按键控制调节模块。3、选定一个温度上下限（比如15℃～65℃），当温度到达上下限时有声或光报警，上下限报警采用不同方式以便于区别。4、设计一个PID算

7、法，快速精准控制温度达到设定值。5.2需重点研究的关键问题需要重点研究的关键问题为：用汇编语言或C语言编写信号产生、数据采集与控制程序，搭建硬件电路进行D/A转换和调理，PID参数设置以及整个系统的调试。此外，怎样熟练的适应新的开发平台和培养自己扎实的基本功也是应该重点思考的问题。5.3相关问题的解决思路单片机程序数据显示键盘数据采集接口控制报警电路信号处理温度测量控制系统框图温度传感器数据传输温度传感器：被放置在被测量点上，将温度值变换成为电压信号。信号处理电路：将传感器输出的电压变成适合数据

8、采集范围的电压信号。数据采集接口：将电压转换成为数值并送入单片机系统。单片机系统：完成采集电压到温度的转换，温度数据的显示，温度控制目标的设定，测量温度和设定温度的比较以及控制信号的计算，温度值到字符串的转换和串行数据发送。控制报警电路：对加热系统功率进行控制，实现对温度控制的要求。键盘和显示电路：实现参数的设置和数据显示。数据传输电路：完成数据的远程传输。将检测模块作为闭环反馈时检测水温，并经A/D转换把信号传给单片机，再通过单片机把处理后的控制信号传给电源模块的TL494，TL494控制电压