可远程操作的温度控制系统开题报告

全文总字数：4919字

1. 研究目的与意义

1.1研究目的

在现代科研领域，环境温度往往是重要的一项试验指标，通常也是影响实验结果的重要因素，在很多实验场景下，要求环境温度能在较长时间内随实验要求具有较为灵敏的响应。在危险试验场景及较长试验周期的条件下，需要试验温度控制能够智能化，并能做到随时随地地对试验温度进行控制和记录。随着物联网的兴起，这一概念也越来越多地引入到仪器科学领域。用户可根据客户端软件，随时随地地对温度进行设定与监测。

同时，粘弹性减震器等试验所需的试验温度往往要低于-30℃，普通使用半导体制冷片的温控设备很难达到理想的低温环境，本课题将考虑采用小型交流压缩机制造更低的试验温度条件。

2. 国内外研究现状分析

2.1 温控算法的研究

温度控制是很多生产过程中一个重要的参数指标，人们对其控制系统的改进和控制算法的研究一直没有停息过，温度的优化控制对于提高工作效率和质量、节省能源有着极其重要的意义。

胡传志等人[1]提出，因为温度控制具有大时滞、大惯性的特点,以至于常规pid不能对其有效控制,所以一般需要采用具有参数自整定功能的自适应pid。不过,自适应pid的算法相对复杂,提高了使用与维护的难度,也增加了控制器成本。为此,他实现了一个简单有效的pid温控算法,该算法在常规pid算法的基础上做了两点改变,一是采用随温度变化趋势而变化的制动因子削弱大时滞的影响;二是采用随温度停滞时间而变化的积分速度因子调节积分速度,避免超调。

3. 研究的基本内容与计划

3.1 研究内容

3.1.1系统设计

该系统主控芯片为stm32f103zet6，加热部分通过型号为ssr-d38005hk-e的固态继电器与硅橡胶加热板相连，制冷部分通过型号为x9c103s的数字电位计控制型号为bta16-600b的可控硅导通角，从而控制压缩机电机电压产生转速变化。该系统采用型号为ds18b20的传感器测量温控箱的温度，采集到的温度传给stm32f103zet6。主控芯片通过型号为en28j60的以太网模块与微信服务器或设备服务器相连，若不需要数据存储功能，则enc28j60直接与微信服务器相连，否则，通过设备服务器与为为虚拟服务器相连。用户可通过微信公众号与微信服务器相连，微信服务器实现用户与设备的远程数据交互。

4. 研究创新点

本课题依托江苏省大学生创新创业训练计划项目（项目号201710298123h），在已有基础上进行改进创新，主要有以下几点特色和创新。

1、改进了半导体制冷片制冷效果差的缺点；

2、针对传统pid的不足进行了相应的改进，使得控制时滞性有所改善；