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温度闭环控制实验心得一、实验目的本次实验的目的是学习温度闭环控制系统的原理和实现方法，掌握PID控制器的调参方法，并能够通过实验验证PID控制器对温度的控制效果。
二、实验原理1. 温度传感器本次实验使用的是热电偶温度传感器。
热电偶是一种利用热电效应测量温度的传感器，由两种不同金属或合金组成，当两种金属或合金接触时，在接触点处会形成一个电动势。
随着温度变化，电动势也会发生变化，从而可以测量出温度。
2. PID控制器PID控制器是一种常用的闭环控制系统。
它通过不断地调整输出信号来使被控对象达到期望值。
PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节三部分组成。
其中比例环节根据误差大小调整输出信号；积分环节根据误差累计值调整输出信号；微分环节根据误差变化率调整输出信号。
3. 温度闭环控制系统温度闭环控制系统是一种将温度传感器和PID控制器结合起来的系统。
温度传感器负责测量被控对象的温度，PID控制器则根据温度误差调整输出信号，使被控对象的温度达到期望值。
三、实验步骤1. 搭建实验平台首先需要搭建实验平台。
本次实验使用的是Arduino开发板和温度传感器模块。
将Arduino开发板与电脑连接，并将温度传感器模块连接到开发板上。
2. 编写程序编写程序，用Arduino开发板读取温度传感器模块的输出信号，并通过PID控制器调整输出信号，从而控制被控对象的温度。
在编写程序时需要设置PID参数，包括比例系数、积分时间和微分时间等。
3. 调试程序将被控对象（例如加热棒）连接到开发板上，并将温度传感器放置在被控对象附近。
启动程序并进行调试，观察被控对象的温度变化情况，并根据需要调整PID参数以达到更好的控制效果。
4. 实验验证进行实验验证，观察PID控制器对被控对象温度的控制效果，并记录数据以便后续分析和总结。
四、实验心得本次实验让我深入了解了温度闭环控制系统的原理和实现方法。
通过编写程序和调试参数，我成功地将PID控制器应用于温度控制中，并取得了不错的效果。
单闭环温度恒值控制系统实验中出现的问题及解决的方案
在单闭环温度恒值控制系统实验中，可能会出现以下问题：
1.温度波动过大：可能是由于环境温度变化、控制器设置不当或传感器失准等原因导致的。
解决方案可以是增加控制器的参数调整，确保温度控制精度，或使用更为精确的传感器。
2.温度无法达到设定值：可能是由于系统中温度控制器、传感器、加热器等设备的参数设置有误，或者是系统存在故障。
解决方案包括调整控制器参数以保证输出正确、检查设备是否故障等。
3.电源故障导致实验无法进行：此时需要更换电源或者检查电源相关的设备部件是否故障。
4.设备损坏：如果加热器或传感器等设备出现损坏，需要在保证安全的前提下将其更换。
总的来说，单闭环温度恒值控制系统实验中出现的问题可以通过检查设备是否故障、调整控制器参数以及更换设备等方法得到解决。
同时还需关注操作过程中的安全问题，确保实验能够安全进行。
实验八带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统一、实验目的(1)了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
(2)掌握晶闸管直流调速系统的一般调试方法及电流截止负反馈的整定。
(3)通过实验，加深理解负反馈原理及转速负反馈电流截止负反馈的在调速系统中的作用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。
对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。
在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U Ct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。
这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压U Ct，控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了电流负反馈闭环系统。
电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。
同样，电流调节器若采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。
当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。
单闭环温度恒值控制系统的问题及解决单闭环温度恒值控制系统是一种常见的控制系统，用于实现对温度的精确控制。
然而，这种系统在实际应用中可能会遇到一些问题，需要采取相应的解决方案。
问题1：系统稳定性在单闭环温度恒值控制系统中，稳定性是一个重要的问题。
如果系统不稳定，温度将无法保持在设定值附近。
解决方案：1. 使用合适的控制算法：选择合适的控制算法可以提高系统的稳定性。
常见的控制算法包括比例-积分-微分（PID）控制器和模糊逻辑控制器（FLC）等。
根据具体情况选择最适合的算法。
2. 调整参数：对于PID控制器来说，合理调整比例、积分和微分参数可以改善系统稳定性。
通过试错方法或者自动调参算法进行参数调整。
3. 优化传感器位置：传感器位置对于温度测量精度和系统稳定性有重要影响。
将传感器放置在最能代表整个系统温度变化的位置上。
问题2：扰动抑制在实际应用中，单闭环温度恒值控制系统可能会受到外部扰动的影响，导致温度偏离设定值。
解决方案：1. 反馈控制：使用反馈控制可以实时感知温度变化，并对控制器输出进行调整。
通过反馈控制可以抑制扰动对系统的影响。
2. 前馈控制：在系统中引入前馈控制可以预测扰动并提前进行补偿。
通过测量和预测扰动信号，提前调整控制器输出来抵消扰动的影响。
问题3：非线性特性单闭环温度恒值控制系统中，被控对象（如加热器）的非线性特性可能会导致系统输出与输入之间的关系不是简单的比例关系。
解决方案：1. 线性化模型：将非线性被控对象建模为线性模型，然后设计相应的线性控制器。
这种方法适用于非线性特性变化较小或者在某个工作点附近。
2. 非线性控制：使用专门设计的非线性控制算法来处理被控对象的非线性特性。
常见的方法有模糊逻辑控制和神经网络等。
问题4：延迟问题在单闭环温度恒值控制系统中，由于传感器、执行器和控制器的响应时间，可能会产生延迟现象。
解决方案：1. 预测补偿：通过建立模型预测系统响应延迟，并提前调整控制器输出来补偿延迟。
成绩：综合实验报告题目：51系列单片机闭环温度控制班级：小组成员：指导教师：完成时间：2015年11月一、实验名称：51系列单片机闭环温度控制实验——基于Protuse仿真实验平台实现基本情况：1.实验项目组长：2. 小组成员：3.具体分工：负责程序编写，主要负责查询资料与实验报告撰写。
4.实验要求：①设计硬件电路：温度检测：采用热电偶或热电阻温度给定：采用电位器进行模拟电压给定，0——5VAD转采用12位转换显示采用8位LED，或者LCD1602显示键盘4X4，PID等参数通过键盘设置。
②软件控制算法：数字PID，参数在线修改。
显示窗口：显示温度的设置值SV、温度的实际值PV。
实际温度值，温度峰值、峰值时间等通过串口上传到上位机(选做)二、实验内容1、系统基本原理(实验原理介绍)根据实验要求，温度闭环控制，即对加温速度、超调量、调节时间级误差参数，选择PID控制参数级算法，实现对温度的自动控制。
闭环温度控制系统原理图如下：2、PID算法的数字实现本次试验通过8031通过OVEN 是模拟加热的装置，加一定的电压便开始不停的升温，直到电压要消失则开始降温。
仿真时，U形加热器为红色时表示正在加热，发红时将直流电压放过来接，就会制冷，变绿。
T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。
8031对温度的控制是通过可控硅调控实现的。
可控硅通过时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。
该触发脉冲想8031用软件在P1.3引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅的控制级上。
偏差控制原理是要求对所需温度求出偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节加热装置的温度。
PID控制方程式：式中e是指测量值与给定值之间的偏差TD 微分时间T 积分时间KP 调节器的放大系数将上式离散化得到数字PID位置式算法，式中在位置算法的基础之上得到数字PID 增量式算法：3、温度控制软件设计程序结构图如下：4、硬件电路设计在温度控制中，经常采用是硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分，对这两部分调节仪表进行调节，但都存在着许多缺点，用单片机进行温度控制使构成的系统灵活，可靠性高，并可用软件对传感器信号进行抗干拢滤波和非线性补偿处理，可大大提高控制质量和自动化水平；总的来说本系统由四大模块组成，它们是输入模块、单片机系统模块、计算机显示与控制模块和输出控制模块。
单闭环温度恒值控制系统出现问题及解决方案
如果单闭环温度恒值控制系统出现问题，解决方案可以有以下几个：
1. 检查传感器是否损坏或失灵，需要更换或调整传感器。
传感器是感应温度变化，将这种变化转化为电信号输出的装置。
如果传感器损坏或失灵，将不能反映温度变化，导致系统不能正常控制温度。
2. 检查控制器是否正常工作，需要检查控制器的各个部件是否正常，例如查看继电器是否正常吸合，是否需要更换电容或电阻等元件。
3. 检查执行器是否损坏或失灵，需要更换或调整执行器。
执行器是负责控制加热器或制冷器的设备，如果执行器损坏或失灵，将不能正常控制加热器或制冷器的运转。
4. 检查供电电源问题，需要检查供电线路是否正常连接，线路是否老化，插头是否损坏等问题。
如果电源输入不稳定，也会影响到单闭环温度恒值控制系统正常工作。
5. 如果以上都正常，可以考虑更换控制系统中的程序或算法，或对现有控制系统进行升级更新，以提高系统的精度和稳定性。
总之，出现问题时，需要根据具体情况逐一排查，找出问题所在，才能有效解决并恢复系统的正常工作。
闭环温度控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解闭环温度控制器的原理和功能，掌握其基本组成部分；2. 掌握温度传感器的工作原理，能正确选择和使用不同类型的温度传感器；3. 学会分析闭环温度控制系统的数学模型，理解其参数对系统性能的影响；4. 掌握闭环温度控制器的PID参数调整方法，能实现温度控制系统的稳定运行。
技能目标：1. 能运用所学知识，设计简单的闭环温度控制系统；2. 具备使用温度控制器和相关仪器进行实验操作的能力，能进行数据采集和分析；3. 能通过编程实现对温度控制系统的模拟和优化；4. 提高团队协作能力，学会与他人共同完成一个综合性的项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索科学原理的热情；2. 培养学生的创新意识和实践能力，使他们具备解决实际问题的信心；3. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高他们的责任心和自律性；4. 引导学生关注环保和节能问题，培养他们的社会责任感。
本课程旨在帮助学生掌握闭环温度控制器的相关知识，通过实践操作和项目设计，提高学生的动手能力和团队协作能力，同时培养他们热爱科学、关注社会发展的情感态度。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 闭环温度控制器原理：介绍闭环温度控制器的定义、分类、基本工作原理及其在工业和日常生活中的应用。
相关教材章节：第五章第一节2. 温度传感器：讲解温度传感器的种类、工作原理、性能特点及应用场合，重点掌握热电偶、热敏电阻等常见温度传感器。
相关教材章节：第五章第二节3. 闭环温度控制系统数学模型：分析闭环温度控制系统的数学模型，包括传递函数、状态空间表达式等，探讨参数变化对系统性能的影响。
相关教材章节：第五章第三节4. PID控制原理及参数调整：阐述PID控制的基本原理，分析比例、积分、微分环节对温度控制系统性能的影响，学习PID参数调整方法。
相关教材章节：第五章第四节5. 实践操作与项目设计：组织学生进行温度控制器相关实验，包括温度传感器使用、数据采集、PID参数调整等，开展综合性项目设计。
实验三十四 温度控制系统的开环控制和闭环控制（自动控制理论—检测技术综合实验）一、 实验原理1．温度控制问题温度是一个极易受环境、负载变化而变化的物理量。
温度控制应用很广，从温室的温度、冶炼时的炉温、化工产品生产制造工艺过程对恒温的需要，到家用电器的温度控制（如电磁炉温度控制）、等等，都需保持温度为恒定值，或按照一定规律变化。
扰动导致的输出（温度）偏离希望值可以通过闭环控制得到抑制。
温度控制系统除了受到负载扰动（如电加热炉的水温控制中，热水因供水需要不断减少和不断补充加入的冷水）的影响外，与其它物理量（如转速、电压、电流等）的控制不同的是，被控的温度容易受到环境温度的影响；此外，温度控制对象（如电炉）具有滞后的特性，即除了一般系统的惯性)1(1+Ts 外，还有一个明显滞后的环节，构成了具有滞后特性的一阶(或二阶)环节：s e τ−1)(+=−Ts e K s G sp τ (34-1) 其中τ远大于T 。
由开环系统的Nyquist 图分析可知，当被控对象不存在滞后特性，即控制系统的开环传递函数为)1()(+=Ts K s G p 时，其Nyquist 图（图34－1）不包围（-1，j0）点，无论增益K 为多大，对应的闭环系统总是稳定的。
而对象具有滞后特性（式（34-1））时，对应的Nyquist 图如图34-2，由于纯滞后环节的相频特性加上τωτωj e j −=∠−)1(+Ts K 的滞后相频特性，相位比仅有)1(+Ts K 环节时更加滞后，Nyquist 图与负实轴有无穷多个穿越点。
当增益K 增大到一定程度时，Nyquist 图顺时针包围（-1，j0）点，系统不稳定。
图34-2 具有滞后特性的惯性环节的Nyquist 图Re Im 图34-1 惯性环节的Nyquist 图因此，温度的控制控制，不能简单地采用普通的PI 控制，或PID 控制，或其它的超前－迟后控制。
从闭环特征方程0)()(1=+s G s G p c 上看，特征方程所对应的相位延迟很大；而控制器（校正环节）的传递函数∏∏==−−=1111)()()(n i ic m j j c c c p s zs K s G (34－2) 中，校正环节中的PI 控制特性或校正网络极点仍具有迟后特性，会导致系统的不稳定性更严重；而其中的超前环节（零点）相对于滞后环节而言时间常数太短（电子元件构成的校正环节不可能产生足以补偿温度对象这样的纯滞后环节的时间常数），因此对系统存在的不稳定性无任何改善作用。
过程控制知到章节测试答案智慧树2023年最新东北电力大学第一章测试1.生产过程中引起被控量偏离其给定值的各种因素称为扰动。
参考答案:对2.当被控量受到扰动偏离给定值后，使被控量恢复为给定值所需改变的物理量称为控制量。
参考答案:对3.工业过程对系统控制性能的要求，可以概括为稳定性、准确性和快速性。
参考答案:对4.过渡过程时间是反映控制系统稳定性的性能指标。
参考答案:错5.最大动态偏差是指过渡过程结束后，给定值与被控量稳态值的差值，它是控制系统静态准确性的衡量指标。
参考答案:错第二章测试1.响应速度ε越大，说明在单位阶跃扰动下，被调量的最大变化速度越大，即响应曲线越陡，惯性越大。
参考答案:对2.有自平衡能力对象的自平衡率ρ越大，表示自平衡能力越弱。
参考答案:对3.实验法建模过程中，测试阶跃响应曲线时，其扰动量的数值应足够大，一般约为额定负荷的8%—10%。
错4.实验法建模过程中，为防止其他干扰因素的影响，同一阶跃响应曲线应在相同工况下重复测试多次。
参考答案:错5.工程上常用的由阶跃响应曲线求取对象传递函数的方法有切线法和两点法。
参考答案:错第三章测试1.比例控制器中，随着比例带的增大，系统的静态偏差将加大。
参考答案:对2.控制系统中的微分时间越小，微分作用越弱，系统越稳定，最终静态偏差为零。
错3.微分控制作用对恒定不变的偏差没有克服能力。
参考答案:对4.对于一个实际的生产过程，其广义被控对象的增益可以是负数也可以是正数，适当选取控制器是作用方式，就可以保证系统工作在负反馈控制方式下。
参考答案:对5.控制系统中的积分时间越小，系统的振荡加强，最终静态偏差越大。
参考答案:错第四章测试1.被控对象扰动通道的纯迟延对控制质量不利。
错2.控制系统对象扰动通道的纯迟延对控制质量没什么影响。
参考答案:对3.如果被控对象的控制通道的时间常数越大，阶次越高，则控制系统的控制质量将降低。
参考答案:对4.临界比例带法和衰减曲线法是在开环状态下的整定方法。
《自动控制原理》实验指导书《自动控制原理》课程组2006年5月目录实验一典型线性环节的暂态特性 (1)实验二二阶系统的阶跃响应 (3)实验三线性系统稳定性研究 (5)实验四线性系统稳态误差的研究 (7)实验五控制系统的校正（设计性实验） (9)实验六典型非线性环节的静态特性 (10)实验七非线性系统的描述函数法 (14)实验八采样控制系统的分析 (17)实验九单闭环温度恒值控制系统（选作实验） (20)实验十单容水箱液位定值控制系统（选作实验） (24)实验一典型线性环节的暂态特性一、实验目的1. 熟悉THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用。
2. 熟悉各典型环节的传递函数及其特性，掌握典型环节的电路模拟。
3. 测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1. THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台；2. PC机一台(含上位机软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线；三、实验内容1. 设计并组建各典型环节的模拟电路；2. 测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；四、实验步骤1. 比例（P）环节根据比例环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建模拟电路，如下图所示。
图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。
若比例系数K=1时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K。
若比例系数K=2时，电路中的参数取：R1=100K，R2=200K。
当u i 为2V阶跃信号时，用上位软件观测并记录相应K值时的实验曲线，并与理论值进行比较。
另外R2还可使用可变电位器，以实现比例系数为任意值。
注：实验操作前必须先熟悉“THBDC-1 使用说明书”部分。
2. 积分（I）环节根据积分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建模拟电路，如下图所示。
图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。
实验六温度闭环控制实验6.1 实验目的1．了解温度的闭环控制方法。
2．掌握PID 控制算法及参数整定。
6.2 实验内容1．绘制输出的飞升曲线，即断开数字调节器，使系统工作在手动状态下。
在输入端加一幅度适宜的阶跃控制信号，记录输出端的变化。
在坐标纸上绘制温度曲线，作切线，求得被控对象滞后时间θ及惯性时间常数T。
进而求出控制器的参数T、Kp、T I和T D。
2．用8255 的B 口作为控制信号，通过对A / D 转换结果反馈量的运算，调节控制信号，达到控制温度保持在一定范围内的作用。
并在屏幕上显示给定和当前温度值。
在坐标纸上绘制闭环控制温度曲线，并求出超调量、调节时间和稳态误差。
6.3 实验原理本实验要求使用8255的PB0脉冲信号作为温控单元的控制量。
温度的变化由热敏电阻转化为电压的变化，再通过ADC0809转化为数字量，CPU从总线上读到数据，通过查询给定的温度表即得到当前温度值。
并由PC机内部定时器0号通道，设置为输出10ms方波，作为PWM基准时间和采样计数时钟。
温控单元中由7805芯片产生+5V的稳定电压和一个24欧的大功率电阻构成回路，回路电流较大使7805芯片发热产生热源。
实验电路中采用的是NTCMF58-103型10K热敏电阻。
热敏电阻的电阻值随看温度的变化而变化，使得与AD 端子连接的IN7的电压在5V内变化。
在参考程序中给出了一个经验温度数据表。
测出的AD 值是该数据表的相对偏移，利用这个值就可以找到相应的温度值。
例如测出的AD 值为5AH ( 90 ) ，在数据表中第90 个数为64H , 即就得出了温度值：100 ℃。
6.4 实验参考线路图。
实验八单闭环温度恒值控制系统一、实验目的1．理解温度闭环控制的基本原理；2．了解温度传感器的使用方法；3．学习温度PID控制参数的配置。
二、实验设备1．THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱；2．PC机1台(含软件“THKKL-6”、“keil uVision3”及“Easy 51Pro”)；3．51单片机下载线；4．USB数据线。
三、实验原理1．温度驱动部分该实验中温度的驱动部分采用了直流15V的驱动电源，控制电路和驱动电路的原理与直流电机相同，直流24V经过PWM调制后加到加热器的两端。
2．温度测量端（温度反馈端）温度测量端（反馈端）一般为热电式传感器，热电式传感器式利用传感元件的电磁参数随温度的变化的特性来达到测量的目的。
例如将温度转化成为电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可达到这些电参数的变化来表达温度的变化。
在各种热电式传感器中，已把温度量转化为电势和电阻的方法最为普遍。
其中将温度转换成为电阻的热电式传感器叫热电偶；将温度转换成为电阻值大小的热电式传感器叫做热电阻，如铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻等。
铜电阻的主要材料是铜，主要用于精度不高、测量温度范围（－50℃～150℃）不大的的地方。
而铂电阻的材料主要时铂，铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件和作为温度标准。
铂电阻与温度的关系在0℃～630.74℃以内为Rt＝R0（1＋at＋bt2）式中Rt――温度为t ℃时的温度；R0――温度为0℃时的电阻；t――任意温度；a、b――为温度系数。
本实验系统中使用了Pt100作为温度传感器。
在实际的温度测量中，常用电桥作为热电阻的测量电阻。
在如图15-1中采用铂电阻作为温度传感器。
当温度升高时，电桥处于不平衡，在a，b两端产生与温度相对应的电位差；该电桥为直流电桥。
图15-1 温度测量及放大电路4．温度控制系统与实验十三的直流电机转速控制相类似，虽然控制对象不同，被控参数有差别，但对于计算机闭环控制系统的结构，却是大同小异，都有相同的工作原理，共同的结构及特点。
第二节单闭环流量定值控制系统一．实验目的：1．了解单闭环流量控制系统的结构组成与原理。
2．掌握单闭环流量控制系统调节器参数的整定方法。
3．研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。
二．实验原理：离心泵恒流量控制系统图如图5.3-1所示，控制系统方框图如图5.3-2所示。
图5.3-1 离心泵恒流量控制系统图图5.3-2 离心泵恒流量控制系统方框图离心泵恒流量控制系统为单回路简单控制系统，安装在离心泵出口管路上涡轮流量传感器TT将离心泵出口流量转换成脉冲信号，其脉冲频率经频率/电压转换器转换成电压信号后输出至流量调节器TC，TC将流量信号与流量给定值比较后，按PID调节规律输出4—20mA信号，驱动电动调节阀改变调节阀的开度，达到恒定离心泵出口流量的目的。
离心泵恒流量控制系统方框图如图十三所示。
控制参数如下：1．控变量y：离心泵出口流量Q。
2．定值(或设定值)ys：对应于被控变量所需保持的工艺参数值3．测量值ym：由传感器检测到的被控变量的实际值4．操纵变量(或控制变量)：实现控制作用的变量，在本实验中为离心泵出口流量。
使用电动调节阀作为执行器对离心泵出口流量进行控制。
电动调节阀的输入信号范围：4—20mA。
5．干扰(或外界扰动)f：干扰来自于外界因素，将引起被控变量偏离给定值。
在本实验中采用突然改变离心泵转速的方法，改变离心泵出口压力，人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰。
6．偏差信号e:被控变量的实际值与给定值之差， e=ys-ym 。
ym---离心泵出口流量值Q 。
ys---离心泵出口流量设定值。
7．控制信号u ：工业调节器将偏差按一定规律计算得到的量。
离心泵恒流量控制系统采用比例积分微分控制规律(PID)对离心泵流量进行控制。
比例积分微分控制规律是比例、积分与微分三种控制规律的组合，理想的PID 调节规律的数学表达式为：01()()()()tP D I de t u t K e t e t dt T T dt ⎡⎤∆=++⎢⎥⎣⎦⎰ 三．实验方法：1．向V103中注入2/3以上清水 2．打开设备总电源，检查各仪表，执行器是否正常3．打开阀门VA110或VA111，A112，A117，其余阀门关闭4．松动离心泵放气螺丝，直到有水流出，拧紧螺丝5．将离心泵出口压力测量表（PI-03）设为手动输出且输出值为100，变频器的频率即设为50.00Hz6．打开实验软件，进入流量曲线界面点击菜单栏中的“曲线 流量控制曲线”开始记录液位变化7．将流量测量表（FI-01）设为自动输出且SV 值为4.00，P=3，I=5，D=1.5 FILE=58．打开立式离心泵向观察曲线变化情况，待流量稳定后，点击菜单栏中的“曲线 流量控制曲线”重新记录液位变化9．大约10秒钟后通过以下几种方式加干扰：（1）突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化；（此法推荐，下面方法仅供参考）。
本科生毕业论文（设计）系（院）物理与电子工程学院专业电子信息工程论文题目温度闭环控制系统学生姓名指导教师 (讲师)（姓名及职称）班级 08级电信4班学号 08309132完成日期：2012 年 4 月温度闭环控制系统徐凤羽物理与电子工程学院电子信息工程 08309132[摘要] 以AT89S52单片机为核心设计了一个温度闭环控制系统。
系统利用DS18b20对外界温度进行采集，得到相应的数字量，并显示在液晶显示器上。
当外界温度高于设定温度时启动带风扇的电动机进行降温,低于设定温度时带风扇的电动机停止转动。
其主要功能模块包括温度采集电路、单片机控制器、液晶显示电路和降温系统。
[关键词] AT89S52 DS18B20 LCD1602前言机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。
随着科技进步和生产的发展，自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。
随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。
在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。
采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
科学的运用单片机来控制温度不仅会为企业创造更好的利润，还能给人们的生活到来诸多便捷。
1. 方案的选择与论证简单的一个温度闭环控制系统由软件和硬件两个部分构成。
压力单闭环控制实验报告一、引言压力控制是压力传感器在工程实际中的一种应用，其主要目的是通过控制阀门的开度来实现对流体的压力的稳定控制。
现代工业自动化系统中常常需要对液体或气体进行压力监测和控制，以确保系统的稳定运行。
单闭环压力控制系统是一种常见的控制方式，主要包括压力传感器、执行机构和控制算法等组成部分。
本实验旨在通过搭建压力单闭环控制系统，验证闭环控制的稳定性和控制精度。
二、实验原理1.压力传感器压力传感器是对压力信号进行检测和转换的传感器，其通常采用电气或机械原理将压力信号转换为电信号。
本实验中使用的压力传感器将流体的压力转换为电压信号输出，供后续控制系统使用。
2.执行机构执行机构是指根据控制信号来调节或控制流体的流量或压力的装置。
本实验中的执行机构是一个控制阀门，通过控制阀门的开度来调节流动介质的压力。
3.比例积分控制算法比例积分（PI）控制算法是一种常见的闭环控制算法，其通过将反馈信号与误差信号相乘，得到输出控制信号，并通过积分的方式使系统对偏差更加敏感。
本实验中将使用PI控制算法来对压力进行闭环控制。
三、实验步骤1.搭建实验装置：将压力传感器与执行机构连接，并将其与控制系统连接，确保信号传输正常。
2.校准压力传感器：使用已知压力标准，对压力传感器进行校准，得到传感器输出电压与实际压力之间的对应关系。
3.设计闭环控制系统：根据实际需求和系统性能要求，确定PI控制算法的参数，并设计闭环控制系统的结构。
4.实施实验：按照实验设定的压力要求，观察闭环控制系统的稳定性和控制精度。
四、实验结果经过多次实验和数据分析，得到了以下实验结果：1.控制系统稳定性：闭环控制系统能够实现对压力的稳定控制，根据实验要求设定的压力在一定误差范围内能够维持稳定。
2.控制精度：闭环控制系统能够实现对压力的精确控制，在实验设定的压力范围内，控制误差小于预设的精度要求。
五、实验总结通过本次实验，我们成功搭建了压力单闭环控制系统，并验证了闭环控制的稳定性和控制精度。
实验八单闭环温度恒值控制系统
一、实验目的
1．理解温度闭环控制的基本原理；
2．了解温度传感器的使用方法；
3．学习温度PID控制参数的配置。
二、实验设备
1．THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱；
2．PC机1台(含软件“THKKL-6”、“keil uVision3”及“Easy 51Pro”)；
3．51单片机下载线；
4．USB数据线。
三、实验原理
1．温度驱动部分
该实验中温度的驱动部分采用了直流15V的驱动电源，控制电路和驱动电路的原理与直流电机相同，直流24V经过PWM调制后加到加热器的两端。
2．温度测量端（温度反馈端）
温度测量端（反馈端）一般为热电式传感器，热电式传感器式利用传感元件的电磁参数随温度的变化的特性来达到测量的目的。
例如将温度转化成为电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可达到这些电参数的变化来表达温度的变化。
在各种热电式传感器中，已把温度量转化为电势和电阻的方法最为普遍。
其中将温度转换成为电阻的热电式传感器叫热电偶；将温度转换成为电阻值大小的热电式传感器叫做热电阻，如铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻等。
铜电阻的主要材料是铜，主要用于精度不高、测量温度范围（－50℃～150℃）不大的的地方。
而铂电阻的材料主要时铂，铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件和作为温度标准。
铂电阻与温度的关系在0℃～630.74℃以内为Rt＝R0（1＋at＋bt2）
式中Rt――温度为t ℃时的温度；R0――温度为0℃时的电阻；
t――任意温度；a、b――为温度系数。
本实验系统中使用了Pt100作为温度传感器。
在实际的温度测量中，常用电桥作为热电阻的测量电阻。
在如图15-1中采用铂电阻作为温度传感器。
当温度升高时，电桥处于不平衡，在a，b两端产生与温度相对应的电位差；该电桥为直流电桥。
图15-1 温度测量及放大电路
4．温度控制系统与实验十三的直流电机转速控制相类似，虽然控制对象不同，被控参数有差别，但对于计算机闭环控制系统的结构，却是大同小异，都有相同的工作原理，共同的结构及特点。
四、实验步骤
1．实验接线
用导线将温度控制单元“控制信号输入”端接到单片机控制单元的“AO1”输出端，同时将温度变送器的输出端接到单片机控制单元的“AI1”和示波器接口的“通道1”处；用导线24V的“–”与“GND”连在一起。
2．程序运行
2.1 打开电源开关，打开电源开关，启动计算机，运行所有实验软件；
2.2 打开“实验15 温度闭环控制”的工程文件，阅读并理解程序。
然后编译、下载程序；
2.3 用示波器观察温度变送器的输出曲线，观察温度的变化；
注：温度变送器的输出端电压的20倍即为当前温度值。
2.4 当控制温度稳定在设定值后，断开控制信号，重新配置P、I、D的参数，下载程序，将排气风扇两端加入+5V电压，等加热器温度冷却后端开风扇电源再次启动程序，并观察运行结果。
2.5 实验结束后，退出实验软件，关闭实验箱电源。
注：为了更好地观测温度曲线，本实验中可将时间轴刻度设置到1Min/格。
五、实验报告要求
1．画出温度控制系统的方框图。
2．分析P、I、D控制参数对温度加热器中温度控制的影响。
