43 实验3 温度PID控制系统实验.pptx

第1页：实验三温度PID控制系统实验

实验三温度PID控制系统实验

第2页：温度PID控制系统实验

温度PID控制系统实验

• 实验目的
• 实验仪器
• 实验原理
• 实验内容
• 实验步骤
• 实验接线图

第3页：1 了解计算机控制系统DDC

1 了解计算机控制系统DDC

• 的组成、结构特点及其工作原理。
• 了解研华板卡PCI-1713U、PCI-1720U进行数据采集及控制的方法。
• 掌握数字PID控制器的设计、实现和参数整定方法。
• 掌握在Visual C++ 6.0中使用MFC开发图形化测控界面的方法。
• 掌握从事计算机控制系统实验研究和调试的基本技能。

第4页：1 研华工控机IPC-610

1 研华工控机IPC-610

• 。
• 研华PCI-1713U模拟量数据采集卡。
• 研华PCI-1720U模拟量数据输出卡。
• ADAM-3937接线端子及对应数据电缆。
• 温度控制及检测对象。
• 导线若干。

第5页：基于PCI总线板卡的温度PID控制系统由

基于PCI总线板卡的温度PID控制系统由：研华工控机、模拟量输入板卡PCI-1713U、模拟量输出板卡PCI-1720U、温度对象构成，如图2所示。其中工控机负责对采集的温度信号进行分析、标度变换与显示，PID算法实现；PCI-1713U为A/D板卡，负责将温度信号变换为数字信号，送给工控机；PCI-1720U为D/A板卡，负责输出模拟电压信号。软件开发平台采用VC++6.0，完成模拟量采集与输出、信息处理、显示、控制等功能。温度PID控制系统框图

第6页：“位置型PID算法”

“位置型PID算法”：在直接数字控制系统（DDC）中，当采样周期相当短时，用求和代替积分，用差商代替微商，使PID算法离散化，将描述连续-时间PID算法的微分方程，变为描述离散-时间PID算法的差分方程。PID调节器输入信号为e(t)，输出信号为u(t)，则数字PID控制器的差分方程为：或式中，表示比例放大系数；表示积分放大系数；表示微分放大系数；表示采样周期。

第7页：“增量型PID算法”：式中

“增量型PID算法”

第8页：1 在Visual C++

1 在Visual C++：PCI-1720U进行数据采集及控制量输出。4．系统测试。

第9页：PCI-1713U针脚定义图

PCI-1713U针脚定义图：PCI-1720U针脚定义

第10页：使用PCI-1713U的AI0通道进行电

使用PCI-1713U的AI0通道进行电：压采集，使用PCI-1720U的AO0通道进行电压输出，按照下图连接好硬件设备。硬件连接示意图

第11页：(1)建立工程①启动Visual

(1)建立工程①启动Visual

• C++ 6.0，单击“文件”菜单中的“新建”命令，弹出新建对话框，选择“MFC AppWizard(exe)”类型，输入需要创建的工程名称，并设置好存放目录。
• 按照弹出的应用向导对话框依次填写，第1步选择“基本对话框”，其他均采用默认。
• 单击“完成”按钮，将会弹出一个关于新工程信息的对话框。单击“确定”按钮，这样MFC向导便自动生成一个工程。

第12页：(2)资源创建①应用程序中添加了一个对话

(2)资源创建①应用程序中添加了一个对话：框资源，打开属性对话框，将对话框标题改为“温度PID控制系统实验”，字体大小设为10。②为了实现温度采集与控制输出，添加DAQAI和DAQDO控件。“工程”菜单的“增加到工程”的“Components and Controls”选项，在弹出的对话框中单击“确定”按钮，再在弹出的对话框中单击“确定”按钮关闭对话框，所选择的控件就会出现在“控件工具栏”中，然后将其添加到对话框中相应位置。

第13页：删除对话框中原来的“确定”按钮和Stat

删除对话框中原来的“确定”按钮和Stat：ic文本，用编辑器为对话框添加控件，设计界面如下图所示。

第14页：添加成员变量

添加成员变量：在“查看”菜单中或在对话框上单击鼠标右键，打开“建立类向导”中的Member Variables标签，选中所需控件ID号，双击鼠标左键或单击Add Variables按钮，依次为控件增加成员变量。

第15页：主要代码实现初始化操作

主要代码实现初始化操作：选择“CPidcontrolDlg”类中“OnInitDialog()”函数，进行初始化操作。ek[0]=0;ek[1]=0;ts=0.1;kp=10.0;ti=0.1;td=0.0;

第16页：PID算法实现

PID算法实现：选择“CPidcontrolDlg”类中的“pid()”函数，进行PID算法实现。ek[0]=ek[1]=0;//PID算法if(num>1){ek[num]=data1[num]-data[num];data2[num]=kp*(1+ts/ti+td/ts)*ek[num]-kp*(1+2*td/ts)*ek[num-1]+kp*td/ts*ek[num-2];ek[num-2]=ek[num-1];ek[num-1]=ek[num];}if(data2[num]<0.0){data2[num]=0.0;}if(data2[num]>10.0){data2[num]=10.0;}

第17页：双击“输入板卡设置”按钮

双击“输入板卡设置”按钮：打开输入板卡。void CPidcontrolDlg::OnButton1()

第18页：双击“输出板卡设置”按钮

双击“输出板卡设置”按钮：打开输出板卡。void CPidcontrolDlg::OnButton2()

第19页：(3)接通电源确认硬件连线正确无误后

(3)接通电源确认硬件连线正确无误后

• 按照下图所示依次接通实验系统总电源（图中
• ）和温控对象电源（图中
• ）。

第20页：(4) Visual C++程序设计

(4) Visual C++程序设计

• 调试完毕，运行程序。
• 程序启动后，首先点击“输入板卡选择”按钮，选择模拟量输入板卡PCI-1713U、再点击“输出板卡选择”按钮，选择模拟量输出板卡PCI-1720U。
• 设置好温度设定值SP、采样周期Ts、比例增益Kp、积分时间常数Ti、微分时间常数Td。
• 点击“开始实验”按钮，系统开始进行数据采集，并在相应区域显示出温度变化曲线、以及历史采样数据等信息。
• 实验中对参数更改时，系统会自动停止运行，参数修改完毕后，再点击“开始试验”按钮即可重新采集数据。
• 点击“退出程序”，可退出系统。
• 实验结束后，关闭程序和计算机，拆除相关系统连线，并整理好。最后确保所有设备电源均已关闭，离开实验室。

第21页：温度PID控制系统实验运行过程画面如下图

温度PID控制系统实验运行过程画面如下图

第22页：本实验结束

本实验结束：本页为本实验内容的收束页。