[发明专利]一种基于大林算法的温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种温度控制系统，特别涉及的是一种基于大林算法的温度控制系统。

背景技术

温度是日常生活中最常见的物理量之一。作为表示物体冷热程度的量度，温度与人们生活的方方面面都息息相关。从猿人钻木取火为自己取暖，到今天各种工业工程中的温度控制，对温度这一变量的控制与调节都体现的十分广泛。随着科学技术的发展，人们对温度这一变量的控制精度的要求也日益提高，而控制温度的相关技术也随之快速发展。特别从工业革命以来，越来越精确的温度控制成为工业过程中的重要要求。无论是气体液体的温度测量，还是物理化学反应所发生的温度条件，温度的控制成为提高生产效率，改进生产过程的必备条件。各种各样的温度控制算法也在温度控制系统中得到广泛运用。目前智能化的温度控制系统在社会生产生活、工业制造的各个领域得到了广泛的应用，运用于家用电器、汽车工业、材料、电力电子等各行各业，成为促进国民经济发展的重要设备之一。在工业现代化建设中，能源需求量非常大，但我国现在的能源利用率依然极低，所以温度控制智能化的实现，对我国工业化、自动化的发展有着极重要的实际意义。

在我国，温度控制系统在生产生活各方面的应用虽然已经十分普遍，但是从温度控制器的发展来讲，总体水平仍然有限，同传统工业强国日本、美国、德国等相比有着明显差距。总体来说，目前我国在这方面技术水平处于20世纪50年代中后期水平，较成熟的产品主要是“点位”控制以及常规PID控制器等。它只能进行一般情况下的温度系统控制，难以适应滞后大、时变的复杂温度系统。而针对于较高要求控制场合的智能化、自适应控制仪器仪表，国内相关技术还不是十分成熟，而在商品化以及仪表相关控制参数的自整定领域，国外已经有较多较成熟的产品问世。但由于国外相关技术的保密及我国技术开发工作的相对滞后，我国在自整定领域始终没有性能可靠的产品问世。其控制参数多靠经验积累和试凑法确定。

在国外，温度控制系统的发展十分迅速，并且在自适应、智能化、参数自整定等领域得到了较大的突破。美国、德国、日本、瑞典等自动化技术较发达的国家，温度控制的仪器与仪表商品化程度也较高，其产品具有性能好、稳定性高的特点，并广泛的服务于各行各业。目前，国外的温度控制系统及温度控制仪表正朝着迷你化、智能化、精确化等方面快速发展。

大林算法（Dahlin algorithm）对于具有较大纯滞后特性的控制对象，如果要求系统无超调量或超调量很小，并且允许有较长的调节时间，那么PID控制器将很难实现这种控制。IBM公司的大林(Dahlin)在1968年提出了一种针对工业生产过程中含有纯滞后对象的控制算法。其目标就是使整个闭环系统的传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节。该算法具有良好的控制效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够进行精确的温度测量、控制及显示，实现小超调甚至无超调的温度控制系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于大林算法的温度控制系统，其组成包括测量部分、显示部分、控制器以及执行器。其中温度测量部分由于温度的变化阻值改变，通过电桥及放大处理后将电信号传给单片机，在将模拟量转化为数字量后实现控制。

所述的一种基于大林算法的温度控制系统，其特征是测量部分用桥式电路结合PT100进行温度采集的，显示部分用1602显示水温的实时温度以及设定温度。

所述的一种基于大林算法的温度控制系统，其特征是被测量部分额定电压为交流220V，功率为500～1000W，工作时最大电流为4.55A，有效加热部分为加热螺圈管，管内装有电热丝并灌入氧化镁粉之类的绝缘材料，加热时螺圈管浸没在液体中，热传递使液体被加热。

本系统首先采集温度信号的模拟量，经过温度转换机构将温度信号的模拟量转换为温度信号的电压量模拟量，再经A/D转换为温度信号的数字量，在单片机中进行处理，转化为液晶要现实的实际温度。同时通过按键对温度进行时设定，将采集的的温度与设计的温度进行比较，如果实际温度低于设定温度，则启动加热棒对水进行加热，如果实际温度高于设定温度，则不加热。

温度控制系统主要由测量部分、显示部分、控制器以及执行器组成。温度测量部分由于温度的变化阻值改变，通过电桥及放大处理后将电信号传给单片机，在将模拟量转化为数字量后实现控制。同时还用四个按键实现对目标温度的设定，将实时温度与设定温度进行比较。用差值调节PWM波形，从而改变加热装置的功率，实现温度的反馈和控制。