动态矩阵控制在MSP430温控系统中的实现

摘要：把近年来在工业中广泛应用的动态矩阵控制应用于电加热炉为对象的单片机温度控制系统中，该温度控制系统采用MSP430作为CPU，使用DMC作为控制策略完成温度控制，其控制效果与常规的数字PID算法进行了比较。结果表明：使用DMC算法的系统响应速度和动态性能明显优于常规数字PID。其控温精度高，鲁棒性强，因此进一步推广该算法的应用是十分有意义的。

关键词：动态矩阵控制；温度；电加热炉

中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：

Theapplication of DMC algorithm in the temperature controlling system

Zhang Junying

(Shanghai Technical Institute of Electronics & Information，Shanghai,201411 ,China)

ABSTRACT: The Dynamic Matrix Control has been widely used in industry during the recent years. This arithmetic is extended to control the temperature sustem of electrical heating furnace which use MSP430 as CPU .The DMC is compared with the routine digital PID. The real time control result show the DMC has better control effect than PID.

Key word: Dynamic Matrix Control; temperature; Electrical Heating Furnace

0 引言

温度控制广泛应用在冶金、机械、化工、农业、电力等领域中。工业中的温控对象普遍具有非线性、大惯性、纯滞后等特点，容易引起系统的超调和震荡 。因而应用传统的PID控制难以达到满意的控制效果。而动态矩阵把近年来在工业中广泛应用的动态矩阵控制应用到电加热炉的温度控制系统中，并将其与常规数字PID控制进行比较，实际运行结果证明了其优良的性能，可以推广使用。

1 控制系统的构成

图1 温度控制系统原理图

系统的CPU选用了TI公司所生产的MSP系列单片机MSP430F149。MSP430F149提供丰富的资源，硬件扩展只需做很少的工作，使设计变得非常简单，而且体积小、可靠性高。其内部集成12位的模数转换器(ADC12) ，可以得到很高的精度，并且省去了使用专门的模数转换器给设计电路板带来的麻烦。此外其大容量的存储空间，完全可以满足DMC程序及数据的需要。输出可控制硅采用过零触发原理。

系统的控制过程为：热电阻传感器把温度转换成微弱的电压信号，经放大器放大后送入MSP430F149。单片机处理后显示采样的温度值并对此信号进行判别，若大于上限或小于下限就进行相应的报警处理。否则DMC控制，确保系统温度保持在设定值。系统的设定值可依据实际工况的要求，由键盘设定。

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