温度制御

ヒータをON-OFFさせて対象物体の温度を制御します。

ソースコードやプロジェクトファイルのダウンロードはこちら →thermo.zip

（１）シミュレーション用のプログラムです。
ブロック図
プログラム 
var temp=20;	// 初期温度
Ta=20;		// 外気温度
proc
{
    Tcmd = w_sqr( 80, -0.125, Ton/2 ) + Ton/2;    // 温度指令
    err = Tcmd - temp;                            // 誤差
    Qc = hysteresis( Kp*err, -1, 1, H );          // ヒステリシス

    dT = Qc - D * ( temp - Ta );                  // 数学モデル
    temp = integral( dT, temp, Cp, 100, 0 );
}
説明

ヒータ電源をＯＮ-ＯＦＦして物体の温度を指令値に一致させます。
物体は外気から冷やされるモデルになっているので、ヒータＯＦＦで温度が下がります。

以下の関数、信号、パラメータを使っています。

関数
(予約語)		 　w_sqr 矩形の周期関数を発生します。
初期値0とするためにオフセットを加算しています。
　hysteresis ヒステリシス要素です。
　integral 出力リミット付き積分器です。
信号 　temp初期値20℃として計算した温度です。
実運転ではセンサで計測した信号になります。
　Tcmd温度指令信号です。0とTonとを交互に繰り返します。
　err誤差信号です。
　Qcヒータの発生熱量です。値は0またはHになります。
　dT単位時間あたりの熱の移動量です。
制御
パラメータ		　Ton温度指令の設定値です。
　Kp制御ゲインです。
　Hヒータの発生熱量です。
数学モデル
パラメータ		 　Ta外気温度です。20℃と宣言しています。
　Cp対象物体の熱容量です。
　D対象物体と外気との間の熱伝達係数です。

設定例
記録例


（２）実運転用のプログラムです。
ブロック図
プログラム
青字は変更点		 
Ta=20;	// 外気温度
proc
{
    Tcmd = w_sqr( 80, -0.125, Ton/2 ) + Ton/2;// 温度指令
    temp = Ain( 0, 0, 10 );                   // 温度センサ入力
    err = Tcmd - temp;                        // 誤差
    qc = hysteresis( Kp*err, -1, 1, 1 );      // ヒステリシス
    Dout( 0, 0.5, qc );                       // デジタル出力
}
説明

以下の関数を追加しています。

　Ain 温度センサのアナログ電圧を数値化します。
　Dout デジタル信号を出力します。
qcは0または1の信号なので、しきい値を0.5にしています。
フォトＭＯＳ式リレーなどを駆動してヒータをON/OFFさせます。

実際に使用する機材と数学モデルのパラメータを一致させる必要があります。
シミュレーションを行って制御パラメータを決定し、運転しながら微調整を行います。