计算机控制(炉温控制)实验报告.doc

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1、计算机控制系统实验报告实验名称：炉温控制实验姓名：班级：任课教师：完成时间：2012年04月01日实验一.炉温控制实验一、实验目的1．了解温度控制系统的特点。2．研究采样周期T对系统特性的影响。3．研究大时间常数系统PID控制器的参数的整定方法。二、实验仪器1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台2．PC计算机一台3．炉温控制实验对象一台三、炉温控制的基本原理1．系统结构图示于图1－1。图1－1系统结构图图中Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）Gh（s）=（1－e-TS）/sGp（s）=1/（Ts+1）2．系统的基本工作原理整个炉

2、温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压的可在0～140V内变化。可控硅的导通角为0～5CH。温度传感是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的，温度越高其输出电压越小。外部LED灯的亮灭表示可控硅的导通与闭合的占空比时间，如果炉温温度低于设定值则可控硅导通，系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。第二部分电路原理

3、图见附录一。3．PID递推算法：如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法如下：Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1),其中ek2是误差累积和。四、实验内容：1．设定炉子的温度在一恒定值。2．调整P、I、D各参数观察对其有何影响。五、实验步骤1．启动计算机，双击桌面“计算机控制实验”快捷方式，运行软件。2．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。3．20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱和炉温控制的电源。（开环控制

4、实验没有做，略）闭环控制4.在实验项目的下拉列表中选择实验七[七、炉温控制]鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框，选择PID，在参数设置窗口设置炉温控制对象的给定温度以及Ki、Kp、Kd值，点击确认在观察窗口观测系统响应曲线。测量系统响应时间Ts和超调量。5.重复步骤6，改变PID参数，观测波形的变化，记入下表中：（设定的炉温初始值为50℃）性能指标参数阶跃响应曲线δ%Tp（秒）Ts（秒）KpKiKd1.0000.0201.000见下方图44%190.68.20.7500.0201.000见下方图40%216.410.50.7500.10

5、00.500见下方图38%275.518.00.5000.3000.500见下方图8%275.52.8六、温度控制软件流程图（图中ek为误差，ek1为上一次的误差，ek2为误差的累积和，uk是控制量,可控硅导通角控制量α=0～5bH,α=0导通角最大，α=5b导通角为零。）七、实验结果与截图八、实验感想与总结在这次计算机控制系统实验中，还是收获颇多的，最主要的就是能够以实物（温控炉）的形式，将PID理论知识中的各个参数，通过不断的调节，达到很好地控制炉温的目的，最终使各项指标都达到最佳，从而对理论知识有了直观的理解。其实，这个实验还算是比较简

6、单，没有复杂的导线与硬件连接，只是对软件部分的参数进行调试，一开始没有调节任何参数，只是用的系统自动给出的参数Kp=1.000Ki=0.020Kd=1.000进行实验，得到结果还算可以，只是超调量太大，后来通过不断调试参数，终于降低了超调量，但是可以发现调节时间增大了许多，不过还是可以接受的，我想这既是控制系统中各项指标相互制约的原因吧！最后，希望在计算机控制系统这门课中能够多一些这样的实验，这样我们就不仅仅学会的是理论知识，还可以亲自动手验证，毕竟实践是检验理论的唯一标准。