温度测量实验报告
上海交通大学材料科学与工程学院
实验目的
1.掌握炉温实时控制系统结构图及其电压控制原理；
2.通过数据采集板卡，对温度信号（输入为电压模拟量）采集和滤波；
3.通过数据采集板卡，输出模拟电压量到调节器；
4.通过观测温度曲线，实施手动调节输出电压，使得温度曲线与理想波形尽量接近；
5.用增量式PID控制算法控制炉温曲线。

实验原理
(一)炉温实时控制系统结构图
(二)输出控制电压与工作电压的关系
板卡输出控制电压×220
加热炉加热电压=
(三)电压控制原理
(四)温度与电压的关系
温度=电压× 700℃10V
(五)PID控制算法公式
∆u(k)= Ae(k)− Be(k − 1)+ Ce(k − 2)
其中：A=K P(1+ T
T I + T D
T
)；B=K P(1+2T D
T
)；C=K P T D
T。

u(k)=u(k − 1)+ ∆u(k)
手动控制炉温参数选择及理由
加热电压：4V
理由：本套实验装置加热速度很快，若加热电压过高（高于5V）则会导致升温过快从而有可能损坏实验装置，而若加热电压过低则会导致升温过慢，浪费时间。

综合实际情况以及上述分析，本组成员决定将加热电压设置为4V。

PID炉温控制参数选择及理由
表1 PID炉温控制参数
选取理由
周期：由于温度滞后性较大，因此周期应当大一些。

此处本组采用了推荐值0.2s。

K P:由实际经验可知，K P的最佳范围在0.5-1.5之间。

此处本组取了中间值1。

T I：实际操作过程中，本组同学发现若T I较小，超调量就会很大。

所以这里将T I取得大一些，设置为20s。

T D：小组成员发现炉温滞后现象非常严重，因此T D不得不调大一些，取成0.9s。