车间温度自动条件系统设计开题报告

蚌埠学院本科毕业设计（论文）开题报告机械与电子工程系系2009届电子信息工程（2）班学生姓名刘启贵学号50901022023课题名称车间温度自动条件系统设计一、本课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题（1）本课题的作用、意义：温度控制无论是在工业生产，还是在日常生活中都起到非常重要的作用。尤其在当今大力发展工业的现在，温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生产环节对温度和湿度控制精确度的可靠性和稳定性有了更高的要求。传统的温度控制器的控制精度普遍不高，不能满足工艺生产过程中对温度的苛刻要求。在温度控制中，由于受到温度被控对象的影响，使得控制性能难以提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响到产品的质量，因而设计一款温度自动条件系统设计非常有实用价值。此次温度自动条件系统设计基于此而设计，针对生产车间中对温度的良好控制，从实用的角度用AT89c51为核心设计一款车间温度自动条件系统设计。其控制温度不是一个点，而是一个范围，系统以AT89C51为核心，组成一个集温度和湿度的采集、处理、显示、自动控制为一身的闭环控制系统。利用单片机对周围环境温度湿度进行采集，以数字量的形式存储和显示，可以独立的作为一种设备对车间温度的控制，经过精确的计算发出控制指令，并对车间温度进行调节，显示当前温度该车间温度自动条件系统功耗低，系统运行良好且经济可靠。利用很少的资源来对车间温度进行自动调节，信息性能可靠，操作便利，提高产品质量，在实际的生产应用中有良好的效果。（2）在国内外的研究现状和发展趋势：从工业温度控制器的发展过程来看，温度控制技术大致可分为以下几种：①定制开关控制法，所谓定值开关控温法，就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系，进而对系统加热源（或冷却装置）进行通断控制。若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器，或者开动制冷装置；若当前温度值比设定温度值低，则开启加热器并同时关断制冷器。②PID线性温度控制法，1922年美国的Minorsky在对船舶自动导航的研究中，提出了基于输出反馈的比例积分微分（PID，ProportionalIntegralDifferential）控制器的设计方法，标志了PID控制的诞生。随后，PID控制器就以其结构简单、对模型误差具有鲁棒性以及易于操作等特点，在大多数控制过程中能够获得满意的控制性能，到了20世纪40年代就已在过程控制中得到了广泛的应用。③智能温度控制法，智能控制就是应用人工智能的理论与技术和运筹学的优化方法，并将其同控制理论方法与技术相结将智能控制与PID控制相结合，实现温度的智能控制。智能控温法采用神经元网络和模糊数学为理论基础，并适当加以专家系统来实现智能化。目前，在国内温度自自动控制方面的研究已实现在一定的范围内对各种环境因子的综合控制。1996年，江苏理工大学成功研制一套温室环境控制设备，通过温室内部的温度、湿度、光照及CO2的浓度的监控，在150m2的温室内对温度、湿度、光照及CO2的浓度的监控。当前，国外对温度自动控制系统的软硬件的控制主要有三种方式。第一种是直接用单片机及一些外围芯片是作为数据采集和控制功能，不用上拉PC机做数据处理。这种控制类型一般以单片机为核心，包括输入模块、控制模块、输出模块等。硬件电路由温度传感器及模拟信号处电路，A/D转换器、单片机、D/A转换器、LED显示器及微打印机、简易硬盘、指示报警装置等组成，为一个最简单的单片机应用系统，实现基本的输入输出和简单的控制功能。软件设计一般采用中断定时采集环境因子参数，然后经过相关的装换得到环境因子的参数化值，再经过一定的控制算法与设定的值进行比较从而对外设计进行控制，一般采用的控制算法是数字PID控制算方，这种算法经过改进可以实现较为稳定和精确的控制。这种系统成本低，又有一定的控制精度，能较好的满足一般的农业用户的需求。但由于控制系统的核心单片机的数据处理能力及存储器容量的限制，控制精度有限。对环境因子要求较高的不能很好地满足需求，另外，如果没有微打印机就无法查阅历史温度值，因为单片机数据存储器数据断电即逝。英国的Hamid等将PID控制器应用到冰箱的温度控制中，通过使用MATLAB/Simulink软件仿真和误差分析图的方式与传统的ON-OFF控制做了细致的比较。结果表明，PID控制无论是在精度和控制性能方面都优于ON-OFF控制。日本KomatsuElectronics公司的KazuhiroMimura对基于PID控制与现代控制理论相结合的离子化热水器温度控制开展了研究，结果证明这样的温度控制方法能够使用比传统控制系统更少的温度传感器，进而降低成本，提高了公司效益。(3)尚待研究的问题在车间的生产过程中产品上附带的杂质粉尘等一些外界的东西对温度采集的影响，以及产品的不同生产环节中温度要求的不同，对温控系统的精确度的要求。二、完成任务的研究思路和方案本温度控制系统是一个闭环反馈控制系统，它用温度传感器将检测到的温度信号经放大，A／D转换后送入单片机中进行数据处理并显示当前温度值，用当前温度值与设定温度值进行比较。根据比较的结果得到控制信号用以控制继电器的通断，实现对加热器的控制。通过这种控制方式实现对保温箱的温度控制。本课题设计的内容主要包括硬件设计和软件设计两部分。系统功能由硬件和软件两大部分协调完成,硬件部分主要完成主机电路、数据采集电路、键盘显示电路、控制执行等电路的设计。软件程序编写主要用来实现对温度的检测、标度转换、LED显示、继电器控制等数据处理功能。温度是一个非线性的对象，具有大惯性的特点，在低温段惯性较大，在高温段惯性较小。对于这种温控对象，一般认为其具有以下的传递函数形式：sSeKsGT1)(可采用的方案是：此方案采用89C51单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管来显示水温的实际值，能用键盘输入设定值。本方案选用了AT89C51芯片，不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单。三、指导教师评语建议填写内容：对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务的建议、注意事项等。（阅后请将本提示删除）××××××××（5号仿宋体，单行距,A4纸双面打印）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。指导教师签名：年月日注：⑴开题报告由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，外语专业的开题报告必须用相应的语种写作。⑵开题报告须经指导教师审阅并签字后才能生效。⑶本表作为毕业设计（论文）的附件材料，装入学生毕业设计（论文）袋。⑷各教学系可根据专业特点，自行拟定本表中开题报告的写作提纲（标题），修订后报教务处备案并上传本系网站以供学生下载。⑸开题报告的写作字数、参考文献篇数等要求由各教学系参照兄弟院校同类专业的要求自行确定，并在本系的本科毕业设计（论文）开题报告格式模板中予以明示