1200 darjah reka bentuk PID program kawalan suhu kotak makmal jenis relau elektrik

Merancang program PID untuk mengawal suhu kotak makmal 1200 darjah - jenis relau elektrik. Kunci untuk membangunkan program kawalan suhu PID untuk kotak 1200 darjah - jenis relau elektrik terletak pada penubuhan model matematik. Setelah menyelesaikan penentukuran termokopel dan pampasan persimpangan - sejuk, langkah seterusnya adalah untuk menangani tindak balas dinamik dalam julat suhu tak linear. Apabila suhu meningkat melebihi 600 darjah, ciri -ciri radiasi bahan relau berubah dengan ketara, menyebabkan hanyutan yang ketara dalam parameter PID tradisional. Kami mengamalkan strategi variasi parameter bersegmen, membahagikan lengkung pemanasan ke dalam tiga julat kawalan: suhu normal (0-300 darjah), suhu sederhana (300-800 darjah), dan suhu tinggi (800-1200 darjah).

Dalam pelaksanaan algoritma, kawalan kabur diperkenalkan untuk membantu peraturan PID. Apabila sensor suhu mengesan bahawa kadar pemanasan melebihi ambang set sebanyak 15%, sistem secara automatik beralih ke mod kawalan kabur, secara dinamik menyesuaikan pekali P, I, dan D menggunakan fungsi keahlian. Data eksperimen menunjukkan bahawa pendekatan kawalan hibrid ini dapat mengawal overshoot dalam julat suhu tinggi - ke dalam ± 2 darjah, meningkatkan kestabilan sebanyak 40% berbanding dengan algoritma PID tradisional.

I. Keperluan teras dan objektif kawalan suhu

Keperluan teras untuk kotak makmal - jenis relau elektrik (1200 darjah) adalah ketepatan kawalan suhu yang stabil (secara amnya ± 1 - 2 darjah), kadar pemanasan yang dikawal (misalnya, 5-20 darjah /min), dan kebolehpercayaan operasi jangka panjang (mengelakkan overheating dan fluktuasi suhu).
Objektif utama:

Suhu sasaran: suhu bilik hingga 1200 darjah (laras);

Ketepatan kawalan suhu: kurang daripada atau sama dengan ± 1 darjah (fasa pegangan);

Kelajuan tindak balas: Tiada overshoot yang ketara semasa pemanasan (kurang daripada atau sama dengan 5 darjah), dan kembali ke penstabilan dalam masa 30 saat selepas penyejukan/gangguan.

Ii. Pemilihan Perkakasan (Asas Kawalan Suhu)

Kawalan suhu PID memerlukan gelung tertutup "pengukuran suhu - pengiraan - pelaksanaan." Perkakasan adalah asas dan mesti bersesuaian dengan senario suhu tinggi - sehingga 1200 darjah:

Modul

Keperluan pemilihan

Penyelesaian yang disyorkan

Unsur pengukuran suhu: tahan suhu melebihi 1200 darjah, dengan ketepatan yang tinggi dan tindak balas yang cepat; mengelakkan gangguan isyarat. S - jenis thermocouple (platinum - rhodium 10 - platinum): panjang - rintangan terma hingga 1300 darjah, ketepatan ± 0.5 darjah (0-1300 darjah)

Teras kawalan suhu: Menyokong algoritma PID, pensampelan AD (untuk termokopel), output PWM (untuk kawalan pemanasan), dan keupayaan gangguan anti - yang kuat. STM32 MCU (seperti STM32F103) atau kawalan suhu berdedikasi PLC (seperti Siemens S7-1200, sesuai untuk senario perindustrian).

Pelaksanaan pemanasan: Laraskan kuasa pemanasan (mengelakkan kerap pada kitaran -) dan serasi dengan elemen pemanasan relau elektrik (seperti batang karbon silikon dan wayar rintangan). Pepejal - relay negeri (ssrs, seperti dc - model ac: pada - masa yang dikawal oleh isyarat PWM (misalnya, 50Hz AC, kitaran 20ms, kitaran tugas laras).

Elemen Pemanasan: Pemanasan stabil pada 1200 darjah, dengan kuasa yang sepadan dengan kapasiti relau (contohnya, relau 10L biasanya memerlukan 3 - 5kW). Batang karbon silikon (sesuai untuk suhu antara 1000 darjah dan 1400 darjah, tahan pengoksidaan) atau wayar rintangan aloi nikel-kromium (sesuai untuk suhu kurang daripada atau sama dengan 1200 darjah, kos rendah).

Modul tambahan: Penapisan (gangguan isyarat termokopel), pelesapan haba (SSR dan mikrokontroler), dan penggera (overtemperature). Rendah - litar penapis lulus (penapis rc untuk mengeluarkan tinggi - gangguan frekuensi); Tenggelam haba (SSR); buzzer + relay (cutoff pemanasan overtemperature).

Iii. Reka bentuk algoritma teras kawalan suhu PID

PID (berkadar - integral - derivatif) mencapai kawalan suhu yang stabil melalui "pelarasan sisihan." Formula teras adalah:
Output Power U (t)=kp × e (t) + ki × ∫e (t) dt + kd × de (t)/dt
Di mana: e (t)=sasaran suhu t_set - suhu sebenar T_act (sisihan); KP (pekali berkadar), KI (pekali integral), dan KD (pekali pembezaan) adalah parameter teras.