高精度温度测控方法的研究

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温度是工业生产中非常重要的参数之一,在很多工业现场,对温度的测量和控制精度都有着很高的要求,高精度测温和控温方法的研究具有重要的理论和实际意义。铂电阻具有精度高、稳定性好等特点,在-200~650℃范围内主要用于高精度的温度测量,但是铂电阻测温时存在本质非线性,必须进行非线性校正。本文是对铂电阻非线性校正方法及温度控制方法的研究,主要完成了以下三方面的工作。 完善已有的温度测控系统实验平台,在高精度温控系统的硬件平台上实现了基于MODBUS协议的上位机PC机与下位机DSP之间的主从式通信。MODBUS协议具有开放性、用户范围广、易实现、扩展性好、可靠性强等优点,DSP采用精度高、运算能力强大的浮点TMS320VC33,能够使温控系统实现对温度快速、准确、稳定的测量和控制。 对铂电阻非线性校正的各种方法进行理论分析,利用实测数据,通过仿真研究对基于最小二乘法和遗传算法的反向分度函数法和牛顿迭代法进行了比较分析,仿真结果表明牛顿迭代法与最小二乘法结合的校正方法精度最高。 以电加热炉的温度控制为例,首先利用最小二乘法辨识出系统的数学模型,然后利用MATLAB/Simulink对PID控制、Smith预估补偿控制、模糊控制以及模糊自适应PID控制方法进行了仿真分析。仿真分析的结果表明,模糊自适应PID控制方法的控制品质明显提高,系统性能得到改善。 最后,论文总结了研究的成果及经验,分析了所做工作存在的不足,并提出了今后进一步深入分析研究的侧重点。
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