从温度控制系统被人们认识至今,学术界学者对于温度控制系统的研究可谓五花八门、百家争鸣。国内外的专家和学者纷纷各抒己见。

例如在国外,Chattopadhyay,Subrata,Roy,Ganesh,Panda,Mrutyunjaya模仿了LabVIEW仿真软件,进行适当的改进,使得设计的虚拟仪器可以控制任何的线性过程,并能使PID控制器的控制参数调整到最佳值。Mohammad A K Alia,Tariq M Younes,Shebel A Alsabbah则是尝试设计了采用开环继电器测试,在更新控制器参数和运行过程为一个闭环系统的开环方式下,计算出调谐参数的自整定PID控制器,能做到对负载扰动或设定点变化的结果进行持续的偏移误差值反应。

而在国内,对温度控制系统的研究也是仁者见仁,智者见智。江伟、袁芳在《LabVIEW环境下温度控制系统的设计》中开发了具备自动控制、数据记载、数据查看、数据打印, 远程网络监控和报警等一应俱全的功能的温度控制系统。黄望军在《基于LabVIEW的温度控制系统的设计》一文中介绍了利用LABVIEW的开发环境设计出CP上位机的监控面板,并经由串行口与单片机进行通讯, 最终完成对数据的测量和控制。陈云霞、芦凤桂、朱妙凤、姚舜则结合了PID和Fuzzy 控制算法,解决了电子束加工过程中原理复杂、调节不精确和反应迟缓等温控系统的难题。李云彬、张辉、张阳运用恒温箱、半导体制冷片、高精密温度测量系统、程控电源、LabVIEW开发环境进行了对温度测控,实现了将精度控制在±0.05℃的范围内。

本文首先介绍了LabVIEW的发展历程和基本原理,分析了此次毕业设计中的核心开发软件LABVIEW,为最终实现基于LabVIEW的温度PID控制系统设计提供一个必要的技术支持。本次设计的思路主要从两方面入手:温控系统对硬件模块进行设计、温控系统对软件模块进行设计。在温控系统对硬件的设计中,先绘制了基于LabVIEW的温度PID控制系统总体控制流程图,并详细介绍了硬件部分的主要内容。在此基础上,进行细节化设计:选择E型热电偶温度传感器实现对温度的监测并给出温控系统的电信号调理电路;说明数据采集卡、光耦、触发板、晶闸管等元件的工作原理和参数并给出相应的温度控制电路。在温控系统对软件的设计这一部分,分别对主控模块流程图中的温度信号的采集、温度信号的处理、PID控制的显示、PID参数整定、温度数据的记录、温度数据的传输和温度信号的输出各大模块进行了简要的说明。最后给出程序仿真和实验结果分析,对此次毕业设计做出总结和反思并对基于LabVIEW的温度PID控制系统的发展进行合理预测。

1.4 设计的要求

根据毕业设计任务书的要求,本次毕业设计需要完成以下内容:

1.结合学过的信息专业的基本知识和基本技能,完成基于LabVIEW的温度PID控制系统设计;

2.对温度传感器的选择和E型热电偶温度传感器的设计;

3.利用LabVIEW控制程序进行编程设计;

4.设计的温度控制系统,温度能连续可调,温控范围为:0℃~100℃,且温度误差控制在±0.05℃;

5.对程序进行调试和改进。

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