西安科技大学电控学院本科毕业设计 种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：
R=Ro(1+αT)
其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度 Vo=2.55mA ×100(1+0.00392T)=0.255+T/1000 。[6]
图5-4 感测与转换电路
由于一般电源供应较多零件之后,电源是带噪声的,因此我们使用齐纳二极管作为稳压零件,由于7.2V齐纳二极管的作用,使得1K电阻和5K可变电阻之电压和为6.5V,靠5K可变电阻的调整可决定晶体管的射(集极)极电流,而我们须将集极电流调为2.55mA,使得量测电压V如箭头所示为0.255+T/1000。其后的非反向放大器,输入电阻几乎无限大,同时又放大10倍,使得运算放大器输出为2.55+T/100。
6V齐纳二极管的作用如7.2V齐纳二极管的作用,我们利用它调出2.55V,因此电压追随器的输出电压V1亦为2.55V。
其后差动放大器之输出为Vo=10(V2-V1)=10(2.55+T/100-2.55)=T/10,如果现在室温为25℃,则输出电压为2.5V。 5.1.3 控制组件
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西安科技大学电控学院本科毕业设计 ＲＳＴ ＵＶ
AM+12VFM+M-Ｗ
VinGND 电源端 负载IinX3FWDCOMREVX5COMTa1Tb1Tc1X4X6Ta2Tc2端 Y1CMEY2X1COMX2
图5-5 变频器实物图
变频器功用：
控制器输出的信号连结到最终控制组件（变频器）的输入端，使最终控制组件依控制器所输出信号改变频率。
在前面介绍了系统辨识和基于MATLAB进行PID参数整定的几种方法，现在就来设计油冷却机系统中的PID控制器，也就是进行PID参数的整定。
5.2 油冷却机系统之系统辨识
下图为整个油冷却机系统示意图：
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图5-6 油冷却机系统示意图
从第二章中可以知道变频器是个最终控制组件，其以最大讯号(12V)驱动油冷却机，使油冷却机以全速运转，温度记录器感测油槽记录温度，过一段时间后，因负载与油温达到平衡，所以温度会到一稳定值，从纪录器撷取出温度数据至计算机，利用MATLAB绘出系统特性图，从而辨识出转移函数。下面是油冷却机系统的系统特性求解图：
图5-7 系统特性求解图 Step 1：系统的起始温度及稳定温度差值即为Ｋ。 K=24.1-15=9.1
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西安科技大学电控学院本科毕业设计 Step 2：将系统特性图画为近似曲线作为辅助，并画出最大切线斜率，此切线斜率交于温度轴，该温度与起始温度的差即为ａ。
Step 3：最大切线斜率与系统特性曲线交点的时间为延迟时间。即为Ｌ L=190
Step 4：先找出0.632K的温度值，画水平线与特性曲线相交，得知时间轴之值，此值与延迟时间相减，即为时间常数Ｔ。
T=2700-190=2510
9.1e?190s所以辨识出转移函数为: G(s)?
2510s?15.3 油冷却机系统的PID参数整定
我们已经运用系统辨识法通过系统特性图获得了部分参数和系统的传递函数9.1e?190sG(s)?，我们只要再使用表4-14的Ziegler-Nicholg第二经验法则，便可以求出
2510s?1PID值。
0.90.9P===1.5
a0.6I=2×L=2×190=380
L190D===95
22PID控制系统调整结果如图5-8：
图5-8 PID控制系统调整结果
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西安科技大学电控学院本科毕业设计 现在再用Relay feedback法来进行PID参数整定。
9.1e?190s由辨识出的传递函数为G(s)?，以MATLAB算出延迟190秒的一阶方程式，
2510s?1[num,den]=pade(190,1) num =
-1.0000 0.0105 den =
1.0000 0.0105
在simulink中绘出方块图5-9
图5-9 simulink中绘出的方块图
让Relay做On-Off动作，将系统扰动（On-Off动作，将以 ±１做仿真），系统特性曲线如图5-10
图5-10系统扰动后的特性曲线
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