毕业设计69108

1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：邱硕学 号：0705054212学 院、系：信息与通信工程学院 电气工程系专 业：自动化设 计 题 目：智能热追踪电动车设计指导教师:吴其洲 2009年 3 月 20 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一：本课题研究意义 在化工、石油、冶金等生产过程的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统1。温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。

2、在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高2。电阻炉利用电流使炉内电热元件或加热介质发热，从而对工件或物料加热的工业炉。电阻炉在机械工业中用于金属锻压前加热、金属热处理加热、钎焊、粉末冶金烧结、玻璃陶瓷焙烧和退火、低熔点金属熔化、砂型和油漆膜层的干燥等。电阻炉以电为热源，通过电热元件将电能转化为热能，在炉内对金属进行加热。电阻炉和火焰比，热效率高，可达5080，热工制度容易控制，劳动条件好，炉体寿命长，适用于要求较严的工件的加热，但耗电费用高。加热炉通常配备的是以模拟调节仪表为核心的控制系统3。当燃料的热值与压力稳

3、定时，这种控制系统的控制效果还比较好，而对于燃料的热值与压力频繁波动的情况，常规模拟仪表系统就难以达到预期目标，操作者必须经常通过“看火孔”去观察火焰，调节空燃比以改善燃烧效果，或者手动的调节电源的电压大小4。这不仅给操作者带来许多不便，而且靠人工随时调节空燃比或者电压大小，很难跟踪热值变化的速度，加之加热炉都需要按照加热工艺曲线进行周期性的加热，而炉子的特性是变化的，要使加热炉实现最有效的节能运行还应该考虑到进料状况（冷锭或热锭）以及轧机故障待轧的运行状态。对这些要求，模拟控制系统是难以实现的。出于上述原因，为提高工业效率，新型温度控制系统应运而生。56二：国内外现状 温度控制系统由被控对象

4、、测量装置、调节器和执行机构等部分构成。被控对象是一个装置或一个过程，它的温度是被控制量7。测量装置对被控温度进行测量，并将测量值与给定值比较，若存在偏差便由调节器对偏差信号进行处理，再输送给执行机构来增加或减少供给被控对象的热量，使被控温度调节到整定值。测量装置是温度控制系统的重要部件，包括温度传感器和相应的辅助部分，如放大、变换电路等。测量装置的精度直接影响温度控制系统的精度，因此在高精度温度控制系统中必须采用高精度的温度测量装置。温度控制系统的执行机构大多采用可控热交换器。根据调节器送来的校正后的偏差信号，调节流入热交换器的热载体（液体或气体）的流量，来改变供给（或吸收）被控对象的热量，

5、以达到调节温度的目的8。在一些简单的温度控制系统中，也常采用电加热器作为执行机构，对被控对象直接加热。通过调节电压（或电流）的大小可改变供出的热量。9 不同的应用部门对温度控制系统品质有不同的要求，并选用不同类型的调节器。如果精度要求不高，可采用两位调节器,一般情况下多采用PID调节器。高精度温度控制系统则常采用串级控制。串级控制系统由主回路和副回路两个回路构成，具有控制精度高、抗干扰能力强、响应快、动态偏差小等优点，常用于干扰强,且温度要求精确的生产过程,如化工生产中反应器的温度控制。10 严格说，多数温度控制系统中被控对象在进行热交换时的温度变化过程，既是一个时间过程，也是沿空间的一个传播

6、过程，需要用偏微分方程来描述各点温度变化的规律11。因此温度控制系统本质上是一个分布参数系统。分布参数系统的分析和设计理论还很不成熟，而且往往过于复杂而难于在工程实际问题中应用。解决的途径有二：一是把温度控制系统作为时滞系统来考虑。时滞较大时采用时滞补偿调节，以保证系统的稳定性。具有时滞是多数温度控制系统的特点之一。另一途径是采用分散控制方式，把分布参数的被控过程在空间上分段化，每一段过程可作为集中参数系统来控制，构成空间上分布的多站控制系统。采用分散控制常可获得较好的控制精度。12三：本课题要解决问题 在生产过程中，加热炉温度的控制是十分重要的。热电阻炉的发热体为电阻丝，常规方式大多采用仪表

7、测量温度，并通过控制交流接触器的通断时间比例来控制加热功率13。由于模拟仪表本身的测量精度差，加上交流接触器的寿命短，通断比例低，故温度控制精度低，且无法实现按程序设定的升温曲线升温和故障自诊断功能，因此目前要对传统的温度控制方法进行改造，用微机取代常规控制已成必然，国内已相继出现各种以微机为核心的温度控制系统。这种系统控制精度高、重复性好、自动化程度高，可以大大提高产品质量和减轻工人的劳动负担。在它的工作过程中，温度控制是一个很重要的环节。一直以来，人们采用了各种方法来进行温度控制，都没有取得很好的控制效果。在计算机发达的今天，人们就想采用计算机来进行控制，应用计算机的实时监控技术和高温测量

8、技术，可实现电阻炉的实时监控，它取得的控制效果明显的好于其它的方法，它既可以提高产品质量，又节省能源14。 目前，大多数控制系统下位机以单片机为核心而组成。而单片机对温度的测量与控制并不是简单的按顺序先后执行一些机械的动作，而是要进行相应的复杂运算和判断，这就是单片机的智能性所在。在大多数控制系统中，单片机采用了运用较为PID控制算法，把检测温度和人们输入的期望温度相比较，然后通过PID控制算法，利用PWM控制继电器，由此调节输入功率，从而达到控制温度的目的。15 在智能温度测量与控制电器中，单片机起了智能控制部件作用。它的存在，提高了电器的品质，增加了智能温度测量与控制电器的功能；并在智能温

9、度测量与控制电器中执行模拟人类智能的进程。随着智能控制理论和人工智能研究的深入，各种更加逼真地模拟人类智能的智能温度测量与控制电器会更多的出现，而单片机和智能理论的结合，将来不但更多的改进现行智能温度测量与控制电器，而且将会产生全新的智能温度测量与控制电器 16。参考文献：1 张艳兵，王忠庆，鲜浩.计算机控制技术.北京：国防工业出版社.2006,2322392 张艳兵.基于ControX2000的电阻炉炉温自动检测与控制系统.PLC&FA.2005.(7)96983 王常力，分布式控制系统的现状与发展.电气时代。2004，（1）：82864 史珺.控制系统的发展综述.PLC&FA,2004,(

10、8):5115 杨天怡，黄勤。微型计算机控制技术.重庆：重庆大学出版社，1996.25306金以慧.过程控制.北京：清华大学出版社.1993 .2002057戴冠中.计算机控制原理.北京：国防工业出版社.1980.1001108赖寿宏.微型计算机控制技术.北京;机械工业出版社。1999.95969戴梅萼，史家权.微型计算机技术及应用.北京：清华大学出版社.2003.44945110 王伟，张晶涛，柴天佑.PID参数先进整定方法综述.自动化学报，2000.26（3）：34735511张晋格，计算机控制原理与应用.北京：电子工业出版社，1995.20020312台方.微型计算机控制技术，北京：中国

11、水利水电出版社.2001.15015213王化祥.自动检测技术.北京: 化学工业出版社.2005.14陈全，刘运国，林永生。微机工业控制.陕西：西安电子科技大学出版社，1996151715 李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社.2003.17017816王福瑞.单片微机测控系统设计大全.北京：北京航空航天大学出版社.1998.338349 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1、本课题要解决的问题 (1)学习组态软件，利用组态软件设计一个温度显示界面，实时显示温度的变化； (2)利用Protel Dxp 设计硬件电路原理图和P

12、CB图； (3)写程序实现PID算法，使温度恒定在待设定的值。2、拟采用的研究手段电阻炉温度监控系统大致分两个小系统，第一个是下位机，第二是上位机。下位机主要以单片机为核心，完成测温，数模转换，模数转换，温度显示，以及设定温度和调节PID参数的键盘操作。而上位机则是PC机，用以与用户进行人机对话，用户用PC机作控制器，基于组态软件设计的一套炉温自动监测与控制系统。采用PID控制算法，通过监控界面操作人员可设计PID参数，也可设定温度的给定值。两个小系统则是通过通信接口进行连接，实现远程监控。现场控制系统的总体结构如图1所示，主要包括单片机、温度传感器、A/D转换器、PWM控制器以及D/A转换器等。 图1 系统总体结构 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该同学查阅了大量的资料，完成了电阻炉温度监控系统设计的开题报告。开题报告中详细阐述了课题研究的意义、国内外发展的概况以及需要解决的问题和拟采用的研究手段，给出了系统的硬件组成框图，内容充实，语句通顺。 本课题针对电阻炉的温度进行实时监测和控制，在许多产品中得到了广泛的应用，有很大的实用价值和研究