温度控制系统研究综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化温度控制系统研究综述摘要：随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。本文简单介绍了温度控制系统的研究现状，并详细介绍了温度控制器的三个主要组成部分。关键字：温度控制；温度检测；模糊PID控制引言现代信息技术的三大基础是信息采集控制（即温度控制器技术），信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产，科学研究和生活等领域，而且人们生活环境的需求，温度控制器的数量日渐上升[1]。对于温度控制，

2、以往，在实际的温度控制系统中，多采用热敏电阻器或热电偶测量温度，后来又有继电器、PLC、单片机，专用工控机等.实现方法不同的测温方式有不同的优缺点：对于热敏电阻器这种温度采集电路有时需要冷端补偿电路，这样就增加了电路的复杂性，而且该种电路易受干扰，使采集到的数据准确性不高[2]；继电器具有零电压导通，零电流关断，灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好，耐腐蚀、抗干扰、寿命长、体积小，能以微小的控制信号直接驱动大电流负载等优点，但也存在通态压降，需要散热措施，有输出漏电流，交直流不能通用，导通后的管压降大，触点组数少，成本高等缺点；PLC主

3、要应用于强电方面的工业控制，或者整条流水线的控制，相对于单片机的功耗要大，单个CPU价格昂贵，但比较稳定[3]；单片机适合于实时工业控制，相对于微机价格较为低廉，可编程性和可扩展性强；专用工控机配置硬盘容量小、数据安全性低且存储选择性小[4][5]。温度控制系统研究现状温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源，它的出现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。温度控制器发展初期是机械式温度控制器，这类控制器采用金属片或充气式膜盒

4、感测温度，使用波段开关调整风速。但这类控制器由于它外观陈旧，控制精度差，容易打火，功能单一等缺点，已被淘汰，现在已被智能电子式温度控制器全面取代[6]。当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统，基于PLC的温度控制系统，基于工控机（IPC）的温度控制系统，集散型温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）等。现在温度控制器大致可以分为三部分：温度检测部分，温度控制部分和显示部分。1温度检测部分：温度检测部分是温度系统最关键部分，它直接影响整个温度控制系统。在集成温度传感器出现以前，多采用热电偶温度传感器和热电阻温度传

5、感器。热电偶温度传感器将温度转变为电动势，它的优点主要在于结构简单，使用方便，但它灵敏度比较低，容易受到环境的信号干扰，也容易受到前置放大器温漂的影响，不适合测量微小的温度变化。热电阻传感器是利用电阻值随温度升高而增大这一特性[7]。现在随着半导体集成电路的发展，多采用集成温度传感器，它的工作原理是利用PN结的温度特性制成，同传统的温度传感器相比，优点在于灵敏度高，线性好，不需要线性补偿，测量重复性好，响应速度快，但它需要用放大器，滤波器等电路进行信号放大[8]。如今，很多地方也使用了DS18B20数字温度传感器，它的测量范围为-50

6、℃至+125℃，精度可达到0.1℃，不需要A/D转换电路，直接将温度值转换成数字量[9]。2温度控制部分：对于温度控制，可以采用单片机控制或者PLC控制，实现温度控制的方法很多，有采用模拟电路实现的，也有采用计算机构成的智能控制。模拟控制温度的方法主要有开关式控制法、比例式控制法和连续式控制法。这三者属连续式控制法最为精确，而且电路最为复杂。智能控制方法主要包括模糊控制，神经网络和遗传算法控制等[10]。由于温度控制具有升温单向性，大惯性、大滞后等特点，使温度控制器控温产生一种惯性温度误差，这很难用数学方法建立精确的模型，因此用传统的

7、控制理论和方法很难达到好的控制效果，要解决温度控制器这个问题，就要有一套很好的控制方法，传统模拟系统中的控制器已有一套成熟的方法，其中以PID控制器为代表。PID控制器原理简单，易于实现，适用范围广等优点[11]。但随着模糊技术的反展，可以采用模拟控制为基础的温度智能控制系统，人工智能中的模糊控制技术，采用PID与模糊控制技术相结合的PID模糊技术，是更为明智的选择。PID模糊控制，是针对以上的情况而制定的、新的温度控制方案，用先进的数码技术通过Pvar、Ivar、Dvar三方面的结合调整，形成一个模糊控制，来解决惯性温度误差问[12

8、][13]。模糊控制和PID控制结合的形式有多种：模糊-PID复合控制；比例-模糊-PI控制；模糊-积分混合控制；参数模糊自整定PID控制，较常用的是模糊-PID复合控制和参数模糊自整定PID控制两种方法。3温度显示部分