基于CPLD的溫度自動(dòng)控制系統的研制

2 溫度自動(dòng)控制系統的軟件設計

溫度自動(dòng)控制系統的軟件算法通常是根據對象的純滯后時(shí)間τ與對象的慣性時(shí)間常數Tm之比來(lái)確定,一般來(lái)說(shuō),當τ/Tm0.5時(shí)，可采用PID算法控制,當τ/Tm>0.5時(shí)，可采用達林算法控制。在本系統中,針對不同的被控對象，可加載不同的軟件算法，因此大大提高了本控制系統的靈活性。由于在工業(yè)控制過(guò)程中,大量的被控對象具有非線(xiàn)性、純滯后性，采用PID控制很難獲得良好的控制性能，因此本文重點(diǎn)討論達林算法，用它來(lái)控制非線(xiàn)性、純滯后對象具有良好的效果(被控對象一般為帶有滯后的一階慣性環(huán)節)。

2.1 dahlin算法的數學(xué)模型

被控對象為帶有滯后的一階慣性環(huán)節，其傳遞函數為

，θ=NT (2-1)

式中：τ1 -----對象的時(shí)間參數

θ -----對象的純延遲時(shí)間，為了簡(jiǎn)化，設其為采樣周期的整數倍，即N為正整數。

K -----對象放大系數

達林算法的設計目標是使整個(gè)閉環(huán)系統所期望的傳遞函數Φ(s)，相當于一個(gè)延時(shí)環(huán)節和一個(gè)慣性環(huán)節相串聯(lián)，即

Φ(s)=

，θ=NT (2-2)

如圖6所示，根據控制理論易得到帶有一階慣性對象的達林算法的基本形式：

×

(2-3)

式中：K -----對象放大系數

T ------ 為采樣周期;

τ1 ------為被控對象時(shí)間參數;

τ ------為閉環(huán)系統的時(shí)間參數。

根據D(Z)=U(Z)/E(Z)得出差分方程：

U(K)=b1U(K-1)+b2U(K-N-1)+a0E(K)-a1E(K-1) (2-4)

其中

圖6 控制系統方框圖