[科普中国]-老化测试箱

老化测试箱用来试验电线、电缆、绝缘体或被覆之橡胶试片，以比较试片老化前与老化后之抗拉强度及伸长率。

简介在现代电子测试中，老化测试箱被广泛应用，温度控制对电子设备的测试具有决定性影响，测试箱温度控制系统具有大滞后、非线性、时变等特性。1

老化箱的系统结构老化箱的温度控制系统是以微处理器为核心，采用PID控制，使得温度可以控制在测试范围当中，加热丝的加热功率为2000W，温控箱的温度范围为0～150℃，实用的电压为市电交流220V。

整个系统由4个模块组成，如图所示，采用MUC控制，其内部包括A/D和D/A转换模块、继电器和辅助继电器驱动电路。老化测试箱内部有用于温度检测的PT100，以及用于加热的加热丝。

由于老化箱一般可以看作带有纯滞后环节的一阶对象，其传递函数可以用以下公式表示：

G（S）=KTS+1e－τS；

通过测量系统温度的飞升曲线，可以得到老化箱的传递函数的参数：放大系数K=120，时间常数T=1000，滞后时间τ=60s。1

PID控制由于PID控制算法具备结构简单、可靠性高等优点，因此在工业控制领域中得到广泛应用。尤其当微控制器应用在控制领域后，PID控制算法使用起来更加方便，实现了软件的数字PID控制算法。数字PID控制器比传统模拟PID控制器的控制性能更好，广泛应用在工业生产过程中。它是将比例、积分、微分控制并联在一起。假定在系统给定与反馈出现偏差：

e（t）= r（t）－ y（t） （3）

可以用如下表达式表示：

（4）

其中，u（t） 为控制器的输出，Kp为比例系数，Ti为积分时间系数，Td为微分时间系数由式（3） 可以得到PID控制器的传递函数为：

由式（4） 可知：

（1） 比例环节： 其主要作用是放大误差作用，当给定和输出出现偏差，控制器使偏差放大，比例系数越大，控制过程的过渡越快，但是过大的比例系数也会引起过高的超调量。

（2） 积分环节： 为了消除误差，控制器必须引入积分环节，积分环节的引入，随着时间的增加，积分项会增大，它的输出增大将进一步减小稳态误差。

（3） 微分环节： 由于微分具备对误差提前报告的作用，适当的微分系数可以微分加快系统响应过程。1

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学