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摘要:介绍了基于89C52单片机的加工机温度控制系统。由于控制系统的关键与难点在于温度控制的精
b% [5 d( v8 ~0 D; r度和速度,它直接反映了控制系统的性能。本文研究了加工机的温度特性,在分析了Bang-Bang控制与PID控0 J9 i2 b: A( \) d% d
制特点的基础上,提出增量型PID控制与Bang-Bang控制相结合的方法,以时间最优控制策略对注塑机料筒2 v+ I" `% G3 S
的温度进行控制。根据此控制策略设计的温度控制系统经验证,控制精度高、成本低、抗干扰性强。 ~' I1 @4 z: Y) T* A! C4 u6 Y3 I
关键词:温度控制;单片机;增量型PID控制; Bang-Bang控制;时间最优- z3 F' p% d9 l# a1 D
引言! i1 Z3 a0 l7 P8 _; f, D
温度控制是食品加工机械控制系统设计中的主要内 n/ i) K, D+ l& v9 i5 {
容之一,其性能优劣直接影响食品加工质量。控制加工温5 n# e# t, t+ w" e0 u% X
度迅速、准确地达到设定值对于改进产品质量，提高生
: h6 T$ D4 W2 O产效率有着十分重要的意义。; Y. O2 j" f+ m- e) z/ a
传统的温度控制系统中主要使用常规温控器作为控1 e5 W* Q7 [: W9 t5 }! S8 s& W
制设备,致使温控系统结构复杂、可靠性差、精度低.价格' ]0 \ H* w( q5 {- w7 W3 F
高。设计高性能温控系统是食品加工机设计中亟待解决
6 `. K9 j: H4 E* [的主要技术问题之一。
# s7 M) w" T" E控制系统的关键与难点在于温度控制的精度和速5 P& J- Z0 W% e/ v5 W# C
度,它直接反映了控制系统的性能。本文给出一种基于
5 b1 P7 C' ?) m3 J' d89C52单片机,采用增量型PID控制与Bang-Bang控制相
0 ~9 ~3 Z" a) T- p: v/ G" J结合,温控精度可达±0.5℃,且具有较完善的报警提示、1 P! z7 Q2 F' T2 ]
参数修改等功能。经现场使用验证,满足食品加工的要/ W( ?, _8 m/ o: F4 u5 A! x
求,且结构简单、成本低、易于实现。2 D( _7 l. k* [: h0 c
1、系统硬件设计# Q& c9 Q a/ }" a
温控系统的工作原理为:温度传感器的输出信号经
5 Y- U8 G% G% R调理电路处理后,在单片机的控制下.经A/D转换采入，
$ {' m9 G3 u+ Q2 N8 E与预设温度值比较得出温度偏差值，经PID算法处理得% v% ]; ]8 H1 _ P
出控制量,控制输出PWM波的占空比,经输出电路控制加
! K- ~ d* l' p7 o热筒加热。现将主要功能电路描述如下:# V; S5 O) g/ P: Z
温度传感器采用Pt100温度变送器，测温范围
' ?3 N- V& q: o& H: u0~400℃,输出电流4~20mADC,IV转换电路由125Q精密! {2 j) U5 s$ F6 N7 ~# K4 f
电阻构成。限幅滤波器由双向稳压管和RC无源滤波器构. J- Q/ r4 q! \8 ]$ \
成，上限截止顿率fk=10OHz。阻抗变换器采用电压串联负
0 q) F I B: C% B反馈的同相精密放大器,放大倍数为4。由LM331 VF转换' H( `4 g L w3 T
器构成高精度、高分辨率且结构简单的A/D转换器。
/ \; Y1 J9 v# O ~# E: a键盘电路采用4按键矩阵式键盘结构,设计了多功能2 ~' r) J t$ b Y
复用键，主要用于设定温度值、报警上下限值、PID参数
l1 j8 r$ D+ _, k8 |6 I" W
: |- @/ n, u7 E3 N2 _/ I, [4 g% P3 c& J# j5 i
; ^9 v _' ^4 {8 _
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发表于 2020-9-9 11:20
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