恒溫恒濕箱產(chǎn)生穩(wěn)定的濕熱環(huán)境,廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。傳統(tǒng)恒溫恒濕箱控制精度低,已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)所需的溫度、相對(duì)濕度的高精度要求和人機(jī)交互需求。針對(duì)于此,本文設(shè)計(jì)了一種基于二自由度PID前饋解耦控制的恒溫恒濕箱控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括歐姆龍NX控制器、NA觸摸屏、傳感器、溫度控制模塊、濕度控制模塊和物聯(lián)網(wǎng)模塊等。NX控制器與NA觸摸屏進(jìn)行EtherNet/IP通信,利用觸摸屏設(shè)置運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)控;在NX控制器中設(shè)計(jì)二自由度PID前饋解耦算法程序計(jì)算溫濕度控制量,消除溫濕度耦合影響,有效地改善了控制性能指標(biāo);NX控制器通過(guò)RS-485通信輪詢實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)采集和輸出驅(qū)動(dòng);通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)模塊中無(wú)線發(fā)射器建立與遠(yuǎn)程服務(wù)器的通信,便于操作人員遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。本文的主要工作如下:(1)介紹恒溫恒濕箱的系統(tǒng)構(gòu)成,對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行需求分析,并介紹了控制系統(tǒng)所采用的關(guān)鍵技術(shù)。(2)利用階躍響應(yīng)進(jìn)行被控系統(tǒng)建模,采用前饋解耦控制消除溫度和相對(duì)濕度的耦合影響,設(shè)計(jì)了帶目標(biāo)值濾波器的二自由度PID控制器,并利用Simulink進(jìn)行仿真驗(yàn)證和控制效果對(duì)比分析,證明了系統(tǒng)控制方案的可行性。...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景
    1.2 課題研究的目的和意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要工作
第二章 恒溫恒濕箱
    2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
    2.2 需求分析和設(shè)計(jì)指標(biāo)
    2.3 工藝分析
        2.3.1 溫度控制工藝
        2.3.2 濕度控制工藝
    2.4 恒溫恒濕箱的創(chuàng)新點(diǎn)
第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
    3.2 NX控制器和單元配置
        3.2.1 NX控制器單元配置
        3.2.2 控制系統(tǒng)I/O分配
        3.2.3 NX串口通信單元和RS-485通信組網(wǎng)
        3.2.4 NX控制器電源供給設(shè)計(jì)
        3.2.5 溫度傳感器和溫度輸入單元
        3.2.6 濕度傳感器和高速模擬量輸入單元
    3.3 NA觸摸屏
    3.4 溫度控制模塊
        3.4.1 一體式半導(dǎo)體制冷器
        3.4.2 溫度控制驅(qū)動(dòng)板
    3.5 相對(duì)濕度控制模塊
    3.6 物聯(lián)網(wǎng)模塊
第四章 控制系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)
    4.1 實(shí)驗(yàn)法建模
        4.1.1 系統(tǒng)建模方法
        4.1.2 階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)建模
    4.2 解耦環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
    4.3 控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 二自由度PID控制器
        4.3.2 Simulink模型搭建和控制效果對(duì)比
第五章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    5.1 控制系統(tǒng)配置
        5.1.1 網(wǎng)絡(luò)配置
        5.1.2 I/O映射
    5.2 NX控制器程序設(shè)計(jì)
        5.2.1 信號(hào)采集程序
        5.2.2 溫控驅(qū)動(dòng)板通信程序
        5.2.3 輪詢標(biāo)志位計(jì)算程序
        5.2.4 溫濕度PID輸出量計(jì)算程序
        5.2.5 加濕模塊驅(qū)動(dòng)程序
    5.3 NA觸摸屏界面設(shè)計(jì)
        5.3.1 用戶登錄界面
        5.3.2 溫濕度趨勢(shì)查看界面
        5.3.3 溫濕度參數(shù)設(shè)置界面
        5.3.4 光照設(shè)置界面
        5.3.5 狀態(tài)監(jiān)控界面
        5.3.6 報(bào)警界面
    5.4 實(shí)際控制效果分析
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝



本文編號(hào)：3865918