智能温度控制系统设计与仿真

华中科技大学文华学院毕业设计（论文）

毕业设计[论文]

题目： 温度控制系统智能控制器的 设计与仿真

2013年5月12日

I

华中科技大学文华学院毕业设计（论文）

目 录

摘 要 ........................................................... 1 Abstract····························1 第一章 绪论 ...................................................... 2

1.1选题背景及其意义 ............................................ 2 1.2概述 ........................................................ 2 1.3温度测控技术的发展与现状 .................................... 2

1.3.1定值开关控温法 ......................................... 2 1.3.2 PID线

本科毕业论文(设计)

智能温度控制系统设计

摘要：在日常生活中，温度和温差对我们的生活都有非常大的影响。目前在大

城市许多的高档公寓已经实现自动控温，然而在普通公寓并没有实现此类控温系统，因此同高档公寓形成了对比，为实现更多的地方使用自动控温系统，本设计通过单片机实现对温度的恒定控制，更廉价，更方便，适用于普及大多数家庭的使用。对我们的生活会有很大的帮助。智能自动控温全面实现全自动化、无人化，都可减少可控因素带来的损失。设计智能自动控温系统，利用温度感应器、报警器、LED显示器通过对单片机的控制实现智能自动控温，解决由于温度不稳定而带来的一系列问题。

本次设计主要以AT89C51单片机为主控核心，与LED显示器、键盘、报警模块等相关电路结合。利用单片机为设计主核心，外接电路连接LED显示器、键盘、报警模块。预定温室内部温度，当温室内部温度有所升高或降低时，此时通过外接电路连接的报警模块发出警报，通过电加热器来调节温室内部温度从而达到温室内部温度恒定。

关键词：单片机，温度传感器，键盘，LED显示器，电加热器

本科毕业论文(设计)

Design of a Temperature-Control System

课 程 设 计 报 告

题 目 某温度控制系统的MATLAB仿真 （题目C）

过程控制课程设计任务书

题目C：某温度控制系统的MATLAB仿真

一、 系统概况：

设某温度控制系统方块图如图：

图中Gc(s)、Gv(s)、Go(s)、Gm(s)、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数；，且电动温度变送器测量范围（量程）为50～100OC、输出信号为4～20mA。Gf(s)为干扰通道的传递函数。

二、系统参数

Tm=2.5min； Kv=1.5(kg/min)/mA； T0=5min； Kf=0.8； K0=5.4C/(kg/min)； 给定值 x(t)=80C； 阶跃扰动 f(t)=10C 二、 要求：

1、分别建立仿真结构图，进行以下仿真，并求出主要性能指标：

(1)控制器为比例控制，其比例度分别为δ＝10％、20％、50％、100％、200％时，系统广义对象输出z(t)的过渡过程；

(2)控制器为比例积分控制，其比例度δ＝20％，积分时间分别为TI＝1min、3min、5min、10min时，z(t)的过渡过程；

(3)控制器为比例积分微分控制，其比例度δ＝10％，积分时间

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

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唐 山 学 院

毕 业 设 计

设计题目：基于单片机的锅炉温度控制系统的设计与实现

系 别： 信息工程系 班 级： 12电气工程及其自动化（2）班 姓 名： 周雄 指 导 教 师： 廉文利

2016年

6月

1 日

唐山学院毕业设计

基于单片机的锅炉温度控制系统的设计

摘 要

根据对当前采暖需求情况广泛调查，目前的广大用户的采暖方式为燃煤锅炉的一次集中供暖，就能源方面的而言，集中燃煤供暖对能源的利用率相对比较低，消耗大，就实际供暖效果而言，燃煤供暖对有的用户供暖过热的时候，而有的用户却没有达到理想的供暖效果。结合工程实际需要，针对燃气锅炉的特点，研制开发了基于MCS-51单片机的小型家用燃气锅炉蒸汽温度控制系统，其目的在于改善燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制，改进采暖的控制方式，提高采暖的经济性、实用性。这种采暖方式的目的是将每一位需要供暖的用户都看成一个独立的个体，针对性的供暖。本设计主要利用 Protues电路设计软件，对智能控制器的电源电路、复位电

2007年7月第14卷第4期

文章编号:1671 7848(2007)04 0422 05

控制工程

ControlEngineeringofChinaJul.2007Vol.14,No.4

模糊Smith智能温度控制器的设计与仿真

陈 以,杨启伟

(桂林电子科技大学计算机与控制学院,广西桂林 541004)

摘 要:结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制的优点,提出了模糊Smith智能控制方法。用模糊控制方法设计了改进型Smith预估器的滤波时间常数,并制定了其整定规则和参数的模糊自适应调整机构。仿真研究表明,模糊Smith智能控制能改善参数时变的纯滞后系统的控制性能,提高系统控制时的鲁棒性与自适应性。关 键 词:模糊PID;Smith预估控制;模糊Smith;温度控制中图分类号:TP273 文献标识码:A

DesignandSimulationofFuzzySmithIntelligentTemperatureController

CHENYi,YANGQi wei

(CollegeofComputerandControl,GuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin

基于单片机的温度控制 系统设计文献综述

前言

随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制，如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理，塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且，很多领域的温度可能较高或较低，现场也会较复杂，有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题，所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制，这些控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，还可以和计算机通讯，提高了生产效率.

单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具

有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机

一．概述

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。本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))。控温范围为100~500℃，利用PID控制算法进行温度控制。

二．温度控制系统的组成框图

采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。其中数字控制器的功能由单片机控制实现。

图1..1温度控制系统的组成框图

三．温度控制系统结构图及总述

图1.2温度控制系统结构图

图中由4~20mA变送器，I/V，A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。其中，变送器选用XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA电流输出，再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V标准电压信号，以供A/D转换用。转换后的数字信号送入AT89C51单片机中与与

炉温的给定值进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差，其偏差被PID程序计算出输出控制量。由AT89C51输出电信号送至SC