以温度控制为例解释闭环控制的原理?
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发布时间：2022-04-23 09:24
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时间：2023-07-19 08:31
一．实验要求
根据实验要求，即加温速率（上升时间）、超调量、调节时间及误差，选择P I D 控制参数、积分控制量
实现温度闭环控制，观察温度控制曲线。温度闭环控制系统原理框图见图7-1。

图 7-1 温度闭环控制系统原理框图
二．实验目的
1． 巩固闭环控制系统的基本概念。
2． 掌握温度的一种采集方法。
3． 掌握 PID 算法数字化的方法和编程。
4． 了解、掌握消除系统积分饱和的‘遇限削弱积分法’ 使用方法。
三．实验说明
温度闭环控制系统原理框图见图 7-1。
当给定温度 U（k）接入后（即在温度示波器的界面上设置‘目标值’），与当前温度值U（t）（温度模
块的AD590 温度采集输出经模/数转换器（B8）输出值）相比较，其差值e（t）在计算机中进行PID 计算，
解算成U（t），并形成数字化输出U（k）对温度模块加热，达到温度闭环控制。
风扇是一个非线性元件，因此不参与温度闭环控制，仅仅为了对被控对象快速冷却而设置的。
四．实验内容及步骤
1、设计温控加热和冷却电路，并画出原理图。
2、将电路模块接入控制箱，运行LABACT 程序，选择控制系统菜单下的温度闭环控制实验项目，再
选择开始实验，就会弹出温度示波器的界面。点击开始后将自动加载相应源文件，然后再点击发送键，将
运行；然后设定‘温度’参数、积分量阀值和控制系数PID 后，点击发送，即可实现温度闭环控制。
在程序运行中，随时可修改‘温度’参数、积分量阀值和控制系数PID，然后点击发送实现温度闭环控
制，无须点击停止；只有在需观察实验结果时，才需点击停止。
实验步骤：
（1）实验测孔联线：
1 定时中断 B9输出（OUT2）→B9 输入（IRQ6）
（2）运行、观察、记录：
该实验的显示界面中“控制系数”栏的比例系数Kp（0.00~2.00）、调节器的积分时间TI （1~99S）、调
节器的微分时间TD（0~99S）和积分量
阀值0 E （0~2000），以及‘温度’参数（1~70℃）均可
由用户在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果。如在控制过程中欲改变这些系数和参数，则改变后，
只要再次点击“发送”键，即可使实验机按照新的控制系数和设定参数运行。
该实验已规定采样周期 T=2 秒，该实验的显示界面中：
已设定：Kp=0.9 ， TI =20 S ，TD =50 S ， 0 E =1500 ，‘温度’=65℃ 。
在控制过程中，实际温度经数次振荡达到隐定值后，点击仃止，把时间轴移至2 分/格或更大（在界面
的右上角显示），将观测到整个温度闭环控制曲线。
该实验的显示界面的上方显示有温控运行时间xxx 秒，每次点击“发送”键将启动时间从0 开始计数。
并同时显示有PID 位置控制的调节器输出P(k) 值（0~255）。该两项数据的显示对观察实验的全过程将提供
很大帮助。
（3）冷却：在运行中，改变‘温度’参数为‘1℃’后，再次点击“发送”键将启动风扇转动，进行
冷却。
记录温度闭环控制曲线（改变参数，用不同颜色的笔记录几组曲线，标明调节时间，超调量）。
