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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! O9 g2 @7 v8 F
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5 _7 R! a3 _7 {- ]- L$ W
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& I; t$ d/ c" v& p
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。$ n" w0 J+ _# L1 ?; R. p
关键词:温度控制;单片机;增量型PID控制; Bang-Bang控制;时间最优
, u- F9 \7 F0 @4 {$ ~( S引言+ A$ A2 ^% M1 p8 j1 V3 i
温度控制是食品加工机械控制系统设计中的主要内4 F9 `" g! M' M6 F- }$ q
容之一,其性能优劣直接影响食品加工质量。控制加工温
# q; A* ^# u/ |' {: b9 `* k7 Q度迅速、准确地达到设定值对于改进产品质量，提高生3 d0 x: b. a! f: ~# I" ~8 t8 `0 o6 t
产效率有着十分重要的意义。
/ `3 D. l& F% [" c9 Z- m传统的温度控制系统中主要使用常规温控器作为控
' f4 t6 U, q3 @! C制设备,致使温控系统结构复杂、可靠性差、精度低.价格
' H0 m" ^+ G/ W4 c9 z. L5 r, B! p高。设计高性能温控系统是食品加工机设计中亟待解决8 c" O2 T& s5 v3 y9 J0 D0 m; m
的主要技术问题之一。 z5 L1 b5 F* |4 s9 a, X! ]! C
控制系统的关键与难点在于温度控制的精度和速; }' D4 Q3 x: C
度,它直接反映了控制系统的性能。本文给出一种基于. e/ W3 K _& N* ?# l6 n( h
89C52单片机,采用增量型PID控制与Bang-Bang控制相+ j* k. M; }; T" x5 Y. S) V% V
结合,温控精度可达±0.5℃,且具有较完善的报警提示、
- t( r0 F: Y+ T2 ]8 q, ?参数修改等功能。经现场使用验证,满足食品加工的要
" w) d& o- V: k" O: t求,且结构简单、成本低、易于实现。
- {9 s# F3 z3 g/ Q; m; W8 J1、系统硬件设计. z5 K1 s& j1 o1 s. Y5 h8 x+ Y
温控系统的工作原理为:温度传感器的输出信号经
* _. |% o+ K- |, v- S9 ^. W; i调理电路处理后,在单片机的控制下.经A/D转换采入，7 q7 k' ?% w3 C4 j
与预设温度值比较得出温度偏差值，经PID算法处理得
8 {: q0 @2 g% u4 h; @ H: s出控制量,控制输出PWM波的占空比,经输出电路控制加
! w) ~% \: @8 }- B( O; v/ ^热筒加热。现将主要功能电路描述如下:! {! Z8 _( b( ?7 r9 D: K+ r0 M9 h
温度传感器采用Pt100温度变送器，测温范围" P U. U Z/ D7 h8 P
0~400℃,输出电流4~20mADC,IV转换电路由125Q精密/ @' n( d" a1 l8 O( P/ W7 {
电阻构成。限幅滤波器由双向稳压管和RC无源滤波器构
7 q+ m; H* U: |9 I6 q5 B成，上限截止顿率fk=10OHz。阻抗变换器采用电压串联负
/ ?6 L' M& t( O5 z* L9 j) ~% q3 z反馈的同相精密放大器,放大倍数为4。由LM331 VF转换
1 F: P% \/ C+ _+ ^器构成高精度、高分辨率且结构简单的A/D转换器。+ ]( t8 }5 U9 |, r5 C
键盘电路采用4按键矩阵式键盘结构,设计了多功能" b# g) Z' \ p& O
复用键，主要用于设定温度值、报警上下限值、PID参数1 T# \; A3 b5 s' f2 s
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; ]0 q! [* y9 e2 m. X
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发表于 2020-9-9 11:20
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