畢業(yè)設(shè)計69108

1、 中 北 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué) 生 姓 名：邱碩學(xué) 號：0705054212學(xué) 院、系：信息與通信工程學(xué)院 電氣工程系專 業(yè)：自動化設(shè) 計 題 目：智能熱追蹤電動車設(shè)計指導(dǎo)教師:吳其洲 2009年 3 月 20 日畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述一：本課題研究意義 在化工、石油、冶金等生產(chǎn)過程的物理過程和化學(xué)反應(yīng)中，溫度往往是一個很重要的量，需要準確地加以控制。除了這些部門之外，溫度控制系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，是用途很廣的一類工業(yè)控制系統(tǒng)1。溫度控制系統(tǒng)常用來保持溫度恒定或者使溫度按照某種規(guī)定的程序變化。

2、在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高2。電阻爐利用電流使爐內(nèi)電熱元件或加熱介質(zhì)發(fā)熱，從而對工件或物料加熱的工業(yè)爐。電阻爐在機械工業(yè)中用于金屬鍛壓前加熱、金屬熱處理加熱、釬焊、粉末冶金燒結(jié)、玻璃陶瓷焙燒和退火、低熔點金屬熔化、砂型和油漆膜層的干燥等。電阻爐以電為熱源，通過電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，在爐內(nèi)對金屬進行加熱。電阻爐和火焰比，熱效率高，可達5080，熱工制度容易控制，勞動條件好，爐體壽命長，適用于要求較嚴的工件的加熱，但耗電費用高。加熱爐通常配備的是以模擬調(diào)節(jié)儀表為核心的控制系統(tǒng)3。當燃料的熱值與壓力穩(wěn)

3、定時，這種控制系統(tǒng)的控制效果還比較好，而對于燃料的熱值與壓力頻繁波動的情況，常規(guī)模擬儀表系統(tǒng)就難以達到預(yù)期目標，操作者必須經(jīng)常通過“看火孔”去觀察火焰，調(diào)節(jié)空燃比以改善燃燒效果，或者手動的調(diào)節(jié)電源的電壓大小4。這不僅給操作者帶來許多不便，而且靠人工隨時調(diào)節(jié)空燃比或者電壓大小，很難跟蹤熱值變化的速度，加之加熱爐都需要按照加熱工藝曲線進行周期性的加熱，而爐子的特性是變化的，要使加熱爐實現(xiàn)最有效的節(jié)能運行還應(yīng)該考慮到進料狀況（冷錠或熱錠）以及軋機故障待軋的運行狀態(tài)。對這些要求，模擬控制系統(tǒng)是難以實現(xiàn)的。出于上述原因，為提高工業(yè)效率，新型溫度控制系統(tǒng)應(yīng)運而生。56二：國內(nèi)外現(xiàn)狀 溫度控制系統(tǒng)由被控對象

4、、測量裝置、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構(gòu)等部分構(gòu)成。被控對象是一個裝置或一個過程，它的溫度是被控制量7。測量裝置對被控溫度進行測量，并將測量值與給定值比較，若存在偏差便由調(diào)節(jié)器對偏差信號進行處理，再輸送給執(zhí)行機構(gòu)來增加或減少供給被控對象的熱量，使被控溫度調(diào)節(jié)到整定值。測量裝置是溫度控制系統(tǒng)的重要部件，包括溫度傳感器和相應(yīng)的輔助部分，如放大、變換電路等。測量裝置的精度直接影響溫度控制系統(tǒng)的精度，因此在高精度溫度控制系統(tǒng)中必須采用高精度的溫度測量裝置。溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)大多采用可控熱交換器。根據(jù)調(diào)節(jié)器送來的校正后的偏差信號，調(diào)節(jié)流入熱交換器的熱載體（液體或氣體）的流量，來改變供給（或吸收）被控對象的熱量，

5、以達到調(diào)節(jié)溫度的目的8。在一些簡單的溫度控制系統(tǒng)中，也常采用電加熱器作為執(zhí)行機構(gòu)，對被控對象直接加熱。通過調(diào)節(jié)電壓（或電流）的大小可改變供出的熱量。9 不同的應(yīng)用部門對溫度控制系統(tǒng)品質(zhì)有不同的要求，并選用不同類型的調(diào)節(jié)器。如果精度要求不高，可采用兩位調(diào)節(jié)器,一般情況下多采用PID調(diào)節(jié)器。高精度溫度控制系統(tǒng)則常采用串級控制。串級控制系統(tǒng)由主回路和副回路兩個回路構(gòu)成，具有控制精度高、抗干擾能力強、響應(yīng)快、動態(tài)偏差小等優(yōu)點，常用于干擾強,且溫度要求精確的生產(chǎn)過程,如化工生產(chǎn)中反應(yīng)器的溫度控制。10 嚴格說，多數(shù)溫度控制系統(tǒng)中被控對象在進行熱交換時的溫度變化過程，既是一個時間過程，也是沿空間的一個傳播

6、過程，需要用偏微分方程來描述各點溫度變化的規(guī)律11。因此溫度控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個分布參數(shù)系統(tǒng)。分布參數(shù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計理論還很不成熟，而且往往過于復(fù)雜而難于在工程實際問題中應(yīng)用。解決的途徑有二：一是把溫度控制系統(tǒng)作為時滯系統(tǒng)來考慮。時滯較大時采用時滯補償調(diào)節(jié)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具有時滯是多數(shù)溫度控制系統(tǒng)的特點之一。另一途徑是采用分散控制方式，把分布參數(shù)的被控過程在空間上分段化，每一段過程可作為集中參數(shù)系統(tǒng)來控制，構(gòu)成空間上分布的多站控制系統(tǒng)。采用分散控制?？色@得較好的控制精度。12三：本課題要解決問題 在生產(chǎn)過程中，加熱爐溫度的控制是十分重要的。熱電阻爐的發(fā)熱體為電阻絲，常規(guī)方式大多采用儀表

7、測量溫度，并通過控制交流接觸器的通斷時間比例來控制加熱功率13。由于模擬儀表本身的測量精度差，加上交流接觸器的壽命短，通斷比例低，故溫度控制精度低，且無法實現(xiàn)按程序設(shè)定的升溫曲線升溫和故障自診斷功能，因此目前要對傳統(tǒng)的溫度控制方法進行改造，用微機取代常規(guī)控制已成必然，國內(nèi)已相繼出現(xiàn)各種以微機為核心的溫度控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)控制精度高、重復(fù)性好、自動化程度高，可以大大提高產(chǎn)品質(zhì)量和減輕工人的勞動負擔。在它的工作過程中，溫度控制是一個很重要的環(huán)節(jié)。一直以來，人們采用了各種方法來進行溫度控制，都沒有取得很好的控制效果。在計算機發(fā)達的今天，人們就想采用計算機來進行控制，應(yīng)用計算機的實時監(jiān)控技術(shù)和高溫測量

8、技術(shù)，可實現(xiàn)電阻爐的實時監(jiān)控，它取得的控制效果明顯的好于其它的方法，它既可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，又節(jié)省能源14。 目前，大多數(shù)控制系統(tǒng)下位機以單片機為核心而組成。而單片機對溫度的測量與控制并不是簡單的按順序先后執(zhí)行一些機械的動作，而是要進行相應(yīng)的復(fù)雜運算和判斷，這就是單片機的智能性所在。在大多數(shù)控制系統(tǒng)中，單片機采用了運用較為PID控制算法，把檢測溫度和人們輸入的期望溫度相比較，然后通過PID控制算法，利用PWM控制繼電器，由此調(diào)節(jié)輸入功率，從而達到控制溫度的目的。15 在智能溫度測量與控制電器中，單片機起了智能控制部件作用。它的存在，提高了電器的品質(zhì)，增加了智能溫度測量與控制電器的功能；并在智能溫

9、度測量與控制電器中執(zhí)行模擬人類智能的進程。隨著智能控制理論和人工智能研究的深入，各種更加逼真地模擬人類智能的智能溫度測量與控制電器會更多的出現(xiàn)，而單片機和智能理論的結(jié)合，將來不但更多的改進現(xiàn)行智能溫度測量與控制電器，而且將會產(chǎn)生全新的智能溫度測量與控制電器 16。參考文獻：1 張艷兵，王忠慶，鮮浩.計算機控制技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社.2006,2322392 張艷兵.基于ControX2000的電阻爐爐溫自動檢測與控制系統(tǒng).PLC&FA.2005.(7)96983 王常力，分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展.電氣時代。2004，（1）：82864 史珺.控制系統(tǒng)的發(fā)展綜述.PLC&FA,2004,(

10、8):5115 楊天怡，黃勤。微型計算機控制技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，1996.25306金以慧.過程控制.北京：清華大學(xué)出版社.1993 .2002057戴冠中.計算機控制原理.北京：國防工業(yè)出版社.1980.1001108賴壽宏.微型計算機控制技術(shù).北京;機械工業(yè)出版社。1999.95969戴梅萼，史家權(quán).微型計算機技術(shù)及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社.2003.44945110 王偉，張晶濤，柴天佑.PID參數(shù)先進整定方法綜述.自動化學(xué)報，2000.26（3）：34735511張晉格，計算機控制原理與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，1995.20020312臺方.微型計算機控制技術(shù)，北京：中國

11、水利水電出版社.2001.15015213王化祥.自動檢測技術(shù).北京: 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.14陳全，劉運國，林永生。微機工業(yè)控制.陜西：西安電子科技大學(xué)出版社，1996151715 李朝青.單片機原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2003.17017816王福瑞.單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.1998.338349 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1、本課題要解決的問題 (1)學(xué)習(xí)組態(tài)軟件，利用組態(tài)軟件設(shè)計一個溫度顯示界面，實時顯示溫度的變化； (2)利用Protel Dxp 設(shè)計硬件電路原理圖和P

12、CB圖； (3)寫程序?qū)崿F(xiàn)PID算法，使溫度恒定在待設(shè)定的值。2、擬采用的研究手段電阻爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)大致分兩個小系統(tǒng)，第一個是下位機，第二是上位機。下位機主要以單片機為核心，完成測溫，數(shù)模轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換，溫度顯示，以及設(shè)定溫度和調(diào)節(jié)PID參數(shù)的鍵盤操作。而上位機則是PC機，用以與用戶進行人機對話，用戶用PC機作控制器，基于組態(tài)軟件設(shè)計的一套爐溫自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)。采用PID控制算法，通過監(jiān)控界面操作人員可設(shè)計PID參數(shù)，也可設(shè)定溫度的給定值。兩個小系統(tǒng)則是通過通信接口進行連接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。現(xiàn)場控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括單片機、溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、PWM控制器以及D/A轉(zhuǎn)換器等。 圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：該同學(xué)查閱了大量的資料，完成了電阻爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的開題報告。開題報告中詳細闡述了課題研究的意義、國內(nèi)外發(fā)展的概況以及需要解決的問題和擬采用的研究手段，給出了系統(tǒng)的硬件組成框圖，內(nèi)容充實，語句通順。 本課題針對電阻爐的溫度進行實時監(jiān)測和控制，在許多產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，有很大的實用價值和研究