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    炉温控制实验报告

    来源:书业网 时间:2016-03-04

    篇一:炉温控制实验报告 -计算机控制系统

    Beijing Jiaotong University

    计算机控制系统实验

    炉温控制实验

    学 院: 姓 名: 学号: 指导教师: 时 间:

    电子信息工程学院

    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、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、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)/s Gp(s)=1/(Ts+1) 2、系统的基本工作原理

    整个炉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。 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),则离散的递推算法为:

    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。

    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4,改变PID参数,观察并记录波形的变化。

    六、PID参数整定

    1、比例部分整定。

    首先将积分系数KI和微分系数KD取零,即取消微分和积分作用,采用纯比例控制。将比例系数KP由小到大变化,观察系统的响应,直至速度快,且有一定范围的超调为止。如果系统静差在规定范围之内,且响应曲线已满足设计要求,那么只需用纯比例调节器即可。

    2、积分部分整定。

    如果比例控制系统的静差达不到设计要求,这时可以加入积分作用。在整定时将积分系数KI由小逐渐增加,积分作用就逐渐增强,观察输出会发现,系统的静差会逐渐减少直至消除。反复试验几次,直到消除静差的速度满意为止。注意这时的超调量会比原来加大,应适当的降低一点比例系数KP。 3、微分部分整定。

    若使用比例积分(PI)控制器经反复调整仍达不到设计要求,或不稳定,这时应加入微分作用,整定时先将微分系数KD从零逐渐增加,观察超调量和稳定性,同时相应地微调比例系数KP、积分系数KI,逐步试凑,直到满意为止。

    七、实验结果

    第一组

    篇二:炉温控制实验报告

    计算机控制 炉温控制实验

    实验报告

    姓名 学号 指导教师时间 20010年6月

    一,实验目的

    1,了解炉温控制系统的特点;

    2,研究大时间常数系统PID控制器的参数确定方法. 二,实验仪器

    1,EL-AT-II型计算机控制系统实验箱; 2,PC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,系统结构图示于下图

    2,系统的工作原理

    整个炉温控制系统由两大部分组成,第一部分由计算机和A/D和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,同步脉冲的形成,以及可控硅对电热炉的控制等.炉温控制的基本原理是:改变控制可控硅导通的占空比,即改变电热炉加热丝两端的有效电压.温度传感是由一只热敏电阻及其放大电路组成,温度越高其输出电压越小.

    3,PID递推算法:

    如果PID调节器输入信号为e(t),其输出信号为u(t),则离散的递推算法如下: u(k)=Kp*e(k)+Ki*e1(k)+Kd*(e(k)-e(k-1)),其中e1(k)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,实验结果及分析

    1,打开实验软件computerctr,单击炉温控制实验,将弹出参数设置窗口.在参数设置窗口(来自:www.zaidian.cOm 在 点 网)设置控制量占空比,点击确认在观察窗口观测系统响应曲线.测量系统相应时间Ts和超调量σ. 实验结果如下:

    (1) Kp=3;ki=0.01;kd=0;

    (2) Kp=2;ki=0.01;kd=0;

    (3) Kp=4;ki=0.01;kd=0;

    (4) Kp=3;ki=0.01;

    kd=1

    (5) Kp=3;ki=0.1;

    kd=1

    (1)PID比例积分微分控制器参数与阶跃响应性能能有如下关系:Kp越大超调量越大,对稳态精度有利;积分作用越强,快速性越好,且有消除稳态误差的效果;Kd增大可以带来较好的动态响应过程,但可能会引入高频干扰.

    (2)本次实验的实验仪可能存在一些问题,经过与别人的数据对比,发现此数据里面总是存在较大稳态误差,这可能影响了此次实验的效果.

    (3)关于PID参数的调整方法,由于我们事先并不知道被控对象的模型,所以我们只能采用试凑法;按照P,I,D的顺序进行调整,如果已经达到较好的效果,则不必再调试了.

    篇三:示例:炉温控制实验实验报告

    炉温控制实验实验报告

    食品科学与工程姓名 孔祥怡 学号201120613202

    一、实验目的

    1、了解炉温控制系统的特点;

    2、研究大时间常数系统PID控制器的参数确定方法.

    二、实验仪器

    1、EL-AT-II型计算机控制系统实验箱;

    2、PC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、系统结构图示于下图

    2、系统的工作原理

    整个炉温控制系统由两大部分组成,第一部分由计算机和A/D和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,同步脉冲的形成,以及可控硅对电热炉的控制等.

    炉温控制的基本原理是:改变控制可控硅导通的占空比,即改变电热炉加热丝两端的有效电压.温度传感是由一只热敏电阻及其放大电路组成,温度越高其输出电压越小.

    3、PID递推算法: 如果PID调节器输入信号为e(t),其输出信号为u(t),则离散的递推算法如下: u(k)=Kp*e(k)+Ki*e1(k)+Kd*(e(k)-e(k-1)),其中e1(k)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、实验结果及分析

    1、打开实验软件computerctr,单击炉温控制实验,将弹出参数设置窗口.在参数设置窗口设置控制量占空比,点击确认在观察窗口观测系统响应曲线.测量系统峰值时间tP、调节时间Ts和超调量

    σ( ). 实验结果如下:

    (1) Kp=1;ki=0.01;kd=0

    1

    (2) Kp=2;ki=0.01;kd=0;

    2

    (3) Kp=3;ki=0.01;kd=0

    3

    (4) Kp=3;ki=0.01;kd=1

    4

    (5) Kp=3;ki=0.1;kd=1

    5