单闭环温度控制系统

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。

单闭环反馈控制系统是一种常见的控制系统结构，用于实现对被控对象（如物理过程或系统）的控制。

它由以下基本组成部分组成：
1.参考输入信号：参考输入信号是我们期望系统输出达到的目标值或期望值。

它是控制系统的输入信号，用来驱动系统进行控制动作。

2.传感器：传感器用于测量系统的实际输出信号，并将其转换为电信号或其他形式的可操作信号。

传感器是控制系统的反馈元件，通过提供对系统实际状态的反馈信息，用于与参考输入信号进行比较。

3.误差检测器：误差检测器比较传感器输出信号与参考输入信号，计算它们之间的误差（即误差信号）。

误差信号代表了实际输出与期望输出之间的差异。

4.控制器：控制器是决定如何调整系统行为以减小误差的关键组件。

它接收误差信号作为输入，并使用控制算法来计算控制器输出信号。

5.执行器：执行器是根据控制器输出信号来实际执行控制动作的元件。

它将控制器输出信号转化为合适的形式（如电信号、液压或机械力等）来操纵被控对象。

6.被控对象：被控对象是需要进行控制的物理过程或系统。

它可以是任何需要被调节或控制的系统，如温度控制系统、机器人臂、电动机等。

7.反馈回路：反馈回路将被控对象的输出信号通过传感器传回到误差检测器，形成闭环反馈控制系统。

反馈信号提供了系统实际输出的信息，用于修正误差并调整控制器输出，以使系统逼近期望值。

基于这些基本组成部分，单闭环反馈控制系统能够实现对被控对象的准确控制和调节，通过不断测量和校正误差，使系统能够在一定精度的范围内达到期望的状态或运行条件。

自动控制理论温度闭环控制【实践目的及要求】【实践目的】1.在实验基础上，控制实际的模拟对象，加深对理论的理解；2.掌握闭环控制系统的参数调节对系统动态性能的影响；⒊设计一个直流电机转速的控制系统，使它达到相应的设计要求。

【设计要求】设计要求：1.使温度对应的变送电压在0V到10V可调。

2.稳态时无静态速度误差。

3.具有一定的抗扰动能力。

在做这个实验时，先在ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术实验板上找到相应的单元。

连电路时，先把给定电压调到最低，然后才开始连接电路。

先是一个比例器，然后是一个比例积分器，在比例积分器后接加温室的输入，把加热室的输出接一个反相器，然后在接到给定电压的输入端，构成一个负反馈。

实验的接线图如图2所示，除了实际的温度变送器、脉宽调制器和电压表外，其它的模拟电路是由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术实验板上的运放单元、近似调节器和反相器组成。

具体参数如下：R 0=R1=R2=100KΩ，R3=100KΩ，R4=1MΩ，R5=100KΩ，C1=1μF，Rf/Ri=1。

【实践原理】温度控制系统框图如下图1所示，由给定、近似调节器、脉宽调制电路、加温室、温度变送器和输出电压反馈等部分组成。

在参数给定的情况下，经过运算产生相应的控制量，使加温室里的温度稳定在给定值。

给定Ug由ACCT-II自动控制理论及计算机控制技术的实验面板上的电源单元U1提供，电压变化范围为1.3V～15V。

但是在做这个实验前，要先测出室温对加温室的影响。

就是在给定电压为0的时候，看加热室反馈回来的电压是多少。

然后在连接好的电路上，所加的电压一定要大于这个电压，不然，所做的试验就没有效果。

所以，理论上电压是可以从0～15V开始调整，但是，最低电压也要大于室温给加温室的反馈电压。

调节器的输出作为脉宽调制的输入信号，经脉宽调制电路产生占空比可调0～100％的脉冲信号，作为对加温室里电热丝的加热信号。

温度测量采用Cu50热敏电阻，经温度变送器转换成电压反馈量，温度输入范围为0～200℃,温度变送器的输出电压范围为DC0～10V。

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。

闭环控制系统的例子和工作原理
闭环控制系统是一种基于反馈的控制系统，其工作原理是通过测量被控对象的输出，并与期望值进行比较，然后根据比较结果调整输入信号，从而使系统的输出能够接近期望值。

以下是一些闭环控制系统的例子和工作原理：
1. 温度控制系统：该系统通过测量室内温度并与设定的温度值进行比较，然后根据比较结果控制加热器或冷气机的输入信号来维持室内温度接近设定值。

2. 自动驾驶系统：该系统通过使用传感器来感知车辆周围的环境，并与预定的路线进行比较，然后根据比较结果调整车辆的加速度、转向和制动信号，以使车辆保持在所需的路线上。

3. 液位控制系统：该系统通过测量液位并与设定的液位进行比较，然后根据比较结果调节液位控制阀的开度，以使液位保持在设定值附近。

4. 压力控制系统：该系统通过测量压力并与设定的压力进行比较，然后根据比较结果调整压力控制阀的开度，以使压力保持在设定值范围内。

在闭环控制系统中，反馈环起到了至关重要的作用，允许系统对自身的输入和输出进行监测和校正。

通过不断进行反馈，系统可以更准确地跟踪和调整输出，使
其更接近期望值。

这种反馈机制可以提高系统的稳定性、准确性和鲁棒性。

举例说明单闭环比值控制系统的工作过程
单闭环比值控制系统是一种常见的自动控制系统，它通过测量被控对象（如温度、压力等）与给定参考值之间的误差，并利用控制器对输出信号进行调整，从而实现对被控对象的控制。

下面以温度控制系统为例来说明单闭环比值控制系统的工作过程：
1. 设置参考值：首先，我们需要设置一个目标温度作为参考值。

2. 测量过程变量：通过传感器实时测量被控对象（如温度）的当前值。

3. 计算误差：将测量到的当前值与设置的参考值进行比较，计算出误差（即偏差）。

4. 控制器调整输出：控制器根据误差信号来决定需要进行的调整动作。

比如，如果当前温度低于目标温度，则控制器会通过增加供热设备的输出来达到升温的目的。

5. 反馈控制：控制器对输出信号进行调整后，被控对象的状态会发生变化。

系统通过反馈机制重新测量被控对象的状态，并将新的测量值与参考值进行比较，重新计算误差。

6. 循环控制：系统会不断地重复上述步骤，通过不断调整输出信号来使误差逐渐减小，直到被控对象的状态稳定在设定值附近。

需要注意的是，单闭环比值控制系统只考虑当前的误差和输出调整，对于系统动态特性的影响较小。

有些情况下，可能需要更为复杂的控制方式，如采用多闭环控制系统来改善系统响应速度和稳定性。

以上就是单闭环比值控制系统的简要工作过程。

本文介绍了一种小型温度测量与控制系统——闭环温度控制系统。

该系统利用单片机可以方便地实现对PID参数的设定，也可以通过计算机与单片机的串行通讯，实现工业过程中的交互式PID控制。

该原理是用温度传感器将检测到的温度转化为电信号，然后经过变送器使输出电信号随输入温度信号呈线性关系。

之后再经过A/D转换送入PC机中，与设定值进行比较，得出偏差。

对此偏差经PID算法进行修正，求得对应的控制量经D/A转换来控制驱动器，从而实现对温度的闭环控制。

本学期主要设计、制作和调试直流稳压电源和变送器,了解信息测试、校准和控制的过程,不仅提高了电子工程设计和实际操作方面的综合能力,而且培养了研发工程项目中所具备的基本素质和要求。

一、课题背景 (3)二、需求分析 (3)三、方案论证 (3)(一)稳压电源方案选择 (3)(二)变送器方案选择 (4)四、电路设计 (5)(一)直流稳压电源部分1.工作原理 (5)2. Protel99 SE 自主绘制电路原理图 (6)3.所需元件 (7)4.芯片介绍 (8)(二)变送器部分1.工作原理 (9)2.所需元件 (11)3.芯片介绍 (11)4.参数计算 (13)五、电路调试 (13)六、故障分析 (17)七、结果与收获 (18)八、致谢 (19)九、参考文献 (20)一、课题背景第一阶段我们主要解决闭环温度控制系统的直流稳压电源和变送器这两部分。

要求在工业生产中降低成本，降低材料、能源消耗，提高产品质量和生产效率。

二、需求分析稳压电源和变送器的功能和指标如下:1.温度测量范围: 0℃～+100℃2.温度测量误差: 不大于±2℃(在次要求下尽量提高指标)3.变送器输出电压: 0～5V4.测量误差: 满刻度1%（0.05V或1℃ ）5.要求线性规律控制电压—温度6.保证电路性能稳定可靠,具有一定的抗干扰能力7.注意各电路之间的可靠配合与保护问题(过流、断路、过热保护)三、方案论证（一）稳压电源方案选择要求输入9 V和14 V的交流电压,输出＋5 V和±12 V的直流电压。

单闭环温度控制系统实验姓名: 徐天富 学号: 0707030115 班级:2007级自动化1班实验指导老师：___万敏___ 成绩：____________________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、实验数据或曲线 1.实验数据表实际温度T 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃电压pv -1.018066 -1.187744 -1.346436 -1.514893 -1.647949偏差ei 0.661934 0.492256 0.333564 0.165107 0.032051控制量op 3.500 3.500 3.500 3.500 3.5002.参考程序dim pv,sv,ei,ex,ey,k,ti,td,q0,q1,q2,op,x,Ts,ux,tv sub Initialize(arg) WriteData 0 ,1 end sub sub TakeOneStep (arg) pv = ReadData(1) '当前测量值 sv=50 '设置温度 k=20 ti=5 td=0 Ts=0.1 '采样时间100ms ei=((sv-35)/30+1.18) -abs(pv) '当前偏差 q0=k*(ei-ex) '比例项 if Ti=0 then q1=0 else q1=K*Ts*ei/Ti '当前积分项end ifq2=k*td*(ei-2*ex+ey) /Ts'微分项ey=exex=eiop=op+q0+q1+q2if op>=3.5 thenop=3.5end ifif op<=1 thenop=1end iftv=35+30*(abs(pv)-1.18)TTTRACE "温度=%f",tv'输出温度TTRACE "op=%f",opTTRACE "ei=%f",eiTTRACE "pv =%f",pvWriteData op ,1end subsub Finalize (arg)WriteData 0 ,1end sub3.温度控制系统的方框图三、实验总结开机就是29℃，但是当时温度莫得那么高，不知道为啥？可能是有偏差吧!也有可能是零点温度设置不对！从45℃-50℃要好久没有上，结果把上限改为150℃相当快就ok 了，不晓得可以不!呵呵！ 数字量给定输出量数字控制器 数/模 转换器 执行器 控制对象 模/数转换器 测量 环节。

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。