動態(tài)矩陣控制在MSP430溫控系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

摘要：把近年來在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的動態(tài)矩陣控制應(yīng)用于電加熱爐為對象的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中，該溫度控制系統(tǒng)采用MSP430作為CPU，使用DMC作為控制策略完成溫度控制，其控制效果與常規(guī)的數(shù)字PID算法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：使用DMC算法的系統(tǒng)響應(yīng)速度和動態(tài)性能明顯優(yōu)于常規(guī)數(shù)字PID。其控溫精度高，魯棒性強(qiáng)，因此進(jìn)一步推廣該算法的應(yīng)用是十分有意義的。

關(guān)鍵詞：動態(tài)矩陣控制；溫度；電加熱爐

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

Theapplication of DMC algorithm in the temperature controlling system

Zhang Junying

(Shanghai Technical Institute of Electronics Information，Shanghai，201411 ，China)

ABSTRACT: The Dynamic Matrix Control has been widely used in industry during the recent years. This arithmetic is extended to control the temperature sustem of electrical heating furnace which use MSP430 as CPU .The DMC is compared with the routine digital PID. The real time control result show the DMC has better control effect than PID.

Key word: Dynamic Matrix Control; temperature; Electrical Heating Furnace

0 引言

溫度控制廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械、化工、農(nóng)業(yè)、電力等領(lǐng)域中。工業(yè)中的溫控對象普遍具有非線性、大慣性、純滯后等特點(diǎn)，容易引起系統(tǒng)的超調(diào)和震蕩 。因而應(yīng)用傳統(tǒng)的PID控制難以達(dá)到滿意的控制效果。而動態(tài)矩陣把近年來在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的動態(tài)矩陣控制應(yīng)用到電加熱爐的溫度控制系統(tǒng)中，并將其與常規(guī)數(shù)字PID控制進(jìn)行比較，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明了其優(yōu)良的性能，可以推廣使用。

1控制系統(tǒng)的構(gòu)成

圖1 溫度控制系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)的CPU選用了TI公司所生產(chǎn)的MSP系列單片機(jī)MSP430F149。MSP430F149提供豐富的資源，外圍硬件擴(kuò)展只需做很少的工作，使設(shè)計(jì)變得非常簡單，而且體積小、可靠性高。其內(nèi)部集成12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC12) ，可以得到很高的精度，并且省去了使用專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換器給設(shè)計(jì)電路板帶來的麻煩。此外其大容量的存儲空間，完全可以滿足DMC程序及數(shù)據(jù)的需要。輸出可控制硅采用過零觸發(fā)原理。

系統(tǒng)的控制過程為：熱電阻傳感器把溫度轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號，經(jīng)放大器放大后送入MSP430F149。單片機(jī)處理后顯示采樣的溫度值并對此信號進(jìn)行判別，若大于上限或小于下限就進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警處理。否則DMC控制，確保系統(tǒng)溫度保持在設(shè)定值。系統(tǒng)的設(shè)定值可依據(jù)實(shí)際工況的要求，由鍵盤設(shè)定。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文