基于CPLD的溫度自動控制系統(tǒng)的研制

2 溫度自動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

溫度自動控制系統(tǒng)的軟件算法通常是根據(jù)對象的純滯后時(shí)間τ與對象的慣性時(shí)間常數(shù)Tm之比來確定,一般來說,當(dāng)τ/Tm0.5時(shí)，可采用PID算法控制,當(dāng)τ/Tm>0.5時(shí)，可采用達(dá)林算法控制。在本系統(tǒng)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(tǒng)的靈活性。由于在工業(yè)控制過程中,大量的被控對象具有非線性、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(dá)林算法，用它來控制非線性、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(jié))。

2.1 dahlin算法的數(shù)學(xué)模型

被控對象為帶有滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為

，θ=NT (2-1)

式中：τ1 -----對象的時(shí)間參數(shù)

θ -----對象的純延遲時(shí)間，為了簡化，設(shè)其為采樣周期的整數(shù)倍，即N為正整數(shù)。

K -----對象放大系數(shù)

達(dá)林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使整個閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞函數(shù)Φ(s)，相當(dāng)于一個延時(shí)環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)，即

Φ(s)=

，θ=NT (2-2)

如圖6所示，根據(jù)控制理論易得到帶有一階慣性對象的達(dá)林算法的基本形式：

×

(2-3)

式中：K -----對象放大系數(shù)

T ------ 為采樣周期;

τ1 ------為被控對象時(shí)間參數(shù);

τ ------為閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間參數(shù)。

根據(jù)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(tǒng)方框圖