烤箱連續(xù)溫度控制系統(tǒng)

1、錄烤箱連續(xù)溫度控制系統(tǒng) 11 設(shè)計(jì)概述 21.1 任務(wù)分析 21.2 整體方案 32.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 32.1.1 8155 接口電路 42.1.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路 52.1.3 溫度檢測 52.1.4 電阻爐 62.1.5 電力電子裝置 62.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 82.2.1 主程序 82.2.2 T0 中斷服務(wù)程序 83 控制過程說明 93.1 環(huán)節(jié)分析 93.2 調(diào)節(jié)規(guī)律 93.3 干擾分析 103.4 PID控制MATLA昉真及參數(shù)整定 11參考文獻(xiàn) 13烤箱連續(xù)溫度控制系統(tǒng)摘要自動(dòng)控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。隨著

2、電力電子和單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過芯片對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制日益成為今后自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對(duì)各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。采用單片機(jī)來對(duì)他們控制不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對(duì)象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用 的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對(duì)數(shù) 據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。傳統(tǒng)

3、的控制方式以不能滿足高精度，高速度的 控制要求。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使 產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐 絲，功率為三千瓦，要求溫度在 4001000Co靜態(tài)控制精度可以達(dá)到 2.43 C。本設(shè)計(jì)主要有四部分組成：（1）單片機(jī)控制器設(shè)計(jì)；（2）電力電子控制裝置；（3）溫 度檢測變送部分1設(shè)計(jì)概述1.1 任務(wù)分析電烤箱是一種應(yīng)用廣泛的食品加工設(shè)備.電烤箱本身是個(gè)熱容系統(tǒng)，具有大純滯后和 大慣性；由于家用烤箱的外殼很薄，封

4、閉性不好，與環(huán)境溫差越大散熱越快，具有非線性； 同時(shí)對(duì)象的參數(shù)還受箱內(nèi)食品種類和數(shù)量的影響。電阻爐是利用電流通過電熱體元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱或者熔化工件和物料的 熱加工設(shè)備。電阻爐由爐體、電氣控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成。爐體由爐殼、加熱器、爐襯（包括隔 熱屏）等部件組成。電氣控制系統(tǒng)包括電子線路、微機(jī)控制、儀表顯示及電氣部件等。輔 助系統(tǒng)通常指傳動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，雖爐種的不同而已。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用如下圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，該系統(tǒng)為單閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由控制器，執(zhí)行器，被控對(duì)象，檢測變 送裝置構(gòu)成。其中溫度控制器及比較環(huán)節(jié)可以由單片機(jī)構(gòu)成；電爐溫度主要是由其電流來 決定，因此可以利

5、用電力電子裝置組成電流可控的執(zhí)行裝置；檢測變送器則可以用熱電偶 及相關(guān)信號(hào)處理電路來構(gòu)成。對(duì)于該系統(tǒng)而言，冷工件進(jìn)入電爐加熱時(shí)對(duì)電爐溫度造成的 影響是系統(tǒng)的主要干擾因素。1.2 整體方案由單片機(jī)完成溫度測量、控制，顯示等功能。用溫度傳感器測量溫度值，其選用 AD590,經(jīng)過運(yùn)算放大器組成的信號(hào)調(diào)理電路變成05V電壓信號(hào)，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)。單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量，由運(yùn)算放大器 電路變成05V電壓信號(hào)，控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通角，進(jìn)而控制被控對(duì)象的輸出功率。由單片機(jī)完成溫度測量、控制，顯示等功能。用溫度傳感器測量溫度值，其選用標(biāo)準(zhǔn) 鋁電阻pt100,經(jīng)過

6、運(yùn)算放大器組成的信號(hào)調(diào)理電路變成 05V電壓信號(hào)，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)。單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量，由運(yùn)算放大器電路變成05V電壓信號(hào)，控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通角，進(jìn)而控制被控對(duì)象的輸出功率。 2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電烤箱溫度控制系統(tǒng)是以MS-51單片機(jī)為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動(dòng)電路，品閘管主電路對(duì)電爐爐溫進(jìn)行控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可表示為：系統(tǒng)采用單閉環(huán)形式，其基本控制原理為：將溫度設(shè)定值（即輸入控制量）和溫度反饋值同時(shí)送入控制電 路部分，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到輸出控制量，輸出控制量控制驅(qū)動(dòng)電路得到控制電壓施 加到被控對(duì)象上，電爐因此

7、達(dá)到一定的溫度。采樣電路圖2控制電路的設(shè)計(jì)2.1 8155接口電路8155芯片內(nèi)具有256個(gè)字節(jié)的RAM兩個(gè)8位、一個(gè)16位的可編程I/O 口和一個(gè)14 位計(jì)數(shù)器。它與51型單片機(jī)接口簡單，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的芯片。5 a 3 1 7/£43鼻1口 TrlsM'wl-口S3盟盟肉胃冷舐鼠吃RESETTMRJN < TMJSOUT -MEWR皿JlE 7 ADO JlI55A I '" AUS /江心 ABI JlTsO圖4帶有I/O接口和計(jì)時(shí)器的靜態(tài)RAM81558155用作鍵盤/LED顯示器接口電路，當(dāng)IO/M為高電平時(shí)，8155選通片內(nèi)的I

8、/O端 口。A,B,C三個(gè)口可以作為擴(kuò)展的I/O 口使用，MC& 51單片機(jī)的PO口與8155的AD3AD7 相連。此時(shí)P0輸出的低8位地址只有3位有效，用于片內(nèi)選址，其他位無用。使用 A,B,C三個(gè)口時(shí)，首先向命令寄存器寫入一個(gè)控制字以確定三個(gè)口的工作方式。如果寫入的控制字規(guī)定他們工作于方式I或方式II下，則這三個(gè)口都是獨(dú)立的基本I/O 口?？梢灾苯永肕OVX A,DPTR 或MOVX DPTR,A 指令完成這三個(gè)口的讀/寫（輸入/輸出）操作。工 作在方式田或方式IV時(shí)，C 口用作控制口或部分用于控制。MCS 51單片機(jī)可以和8155直接連接，不需要任何外加電路，給系統(tǒng)增加了 25

9、6個(gè) 字節(jié)的RAM、22位I/O線及一個(gè)計(jì)數(shù)器。當(dāng) P2.0=0且P2.1=0時(shí)，選中8155的RAM工 作；在P2.0=1和P20=0時(shí)，8155選中片內(nèi)三個(gè)I/O端口。相應(yīng)地址分配為：0000H-00FFH8155 內(nèi)部 RAM0100H命令/狀態(tài)口0101H A 口0102HB口0103HC口0104H定時(shí)器低八位口0105H定時(shí)器高八位口2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路IH DIN-1 1N-3IM-3IN-4 lET-JSItT-rtIU-7"九+圖5 A/D轉(zhuǎn)換電路圖l-2-s4r-fi7 n2-&2-'ri2-nWLEELIAELE STARTADC0809的IN

10、0和變送器輸出端相連，故IN0上輸入的0V-+5V范圍的模擬電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后可由8051通過程序從P0 口輸入到它的內(nèi)部RAM單元。首先輸入地址選擇信 號(hào)，在ALE信號(hào)作用下，地址信號(hào)被鎖存，產(chǎn)生譯碼信號(hào)，選中一路模擬量輸入。然后輸 入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)START啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)送三態(tài)緩沖鎖存器，同時(shí)發(fā)出EOC 信號(hào)。在允許輸入信號(hào)OE的控制下，再將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到外部數(shù)據(jù)總線。2.3 溫度檢測圖6溫度檢測電路溫度的檢測通常用兩種方法：熱電阻和熱電偶。熱電阻一般用于溫度低一些的地方， 而熱電偶則用于溫度比較高的地方。這里是要檢測電爐的溫度，因此選擇使用熱電偶。對(duì) 于01000c的溫度，可

11、以使用鍥銘熱電偶，分度號(hào)為 EU,其輸出信號(hào)為041.32 mA,經(jīng) 毫伏變送器，輸出010mA,然后再經(jīng)過電流電壓變換電路轉(zhuǎn)換為 05V。為了提高控制精 度，可將變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移，例如溫度測量范圍改為4001000c熱電偶給出16.441.32 mA時(shí)，使變送器輸出010mV,這樣使用8位A/D轉(zhuǎn)換器，能使量化誤差達(dá)到i2.34C 0 為了消除誤差，還必須考慮進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。具體電路如圖 5所示。2.4 電阻爐電阻爐即為該系統(tǒng)的被控對(duì)象。其工作原理是將電能轉(zhuǎn)化為電阻爐的熱能。根據(jù)焦耳 2 定律可知：Q I Rt其中I為流過電熱絲的電流，R為電熱絲電阻，t為工作時(shí)間。很明顯改變電流就可以調(diào)

12、節(jié)電阻爐的發(fā)熱功率，而且電阻爐屬于純電阻負(fù)載，要改變 其電流，只需要改變它的工作電壓就行了。另外，電阻爐通常會(huì)給系統(tǒng)帶來很大的純滯后時(shí)間，致使系統(tǒng)開環(huán)相頻特性相角滯后 過大，造成閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。為了解決這一問題，通?？梢圆捎貌蓸涌刂频姆绞?。讓 控制系以一定的時(shí)間間隔T采樣一次被控參數(shù)，與設(shè)定值進(jìn)行比較后，經(jīng)控制運(yùn)算輸出控 制信號(hào)，然后保持該控制信號(hào)不變，保持時(shí)間T必須大于純滯后時(shí)間 A。2.5 電力電子裝置電力電子裝置作為該系統(tǒng)的執(zhí)行器，由電阻爐工作原理的分析可知，它的任務(wù)是改變 供給電阻爐的電壓。這里使用的是交流調(diào)功電路的方式。利用過零型雙向晶閘管的觸發(fā)特性，只有當(dāng)其兩端電壓過零時(shí)控制端

13、上施加觸發(fā)信 號(hào)，它才導(dǎo)通；一旦導(dǎo)通，只有再次過零時(shí)才被關(guān)斷，針對(duì)這一特點(diǎn)，本系統(tǒng)采取了控制在M個(gè)電網(wǎng)周期內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的周期數(shù) m （0<m<M）的方法來控制輸出平均電壓。為簡單起見，可以使控制運(yùn)算說的控制量 u和實(shí)際導(dǎo)通周期m直接對(duì)應(yīng)。同步檢測電路檢出電網(wǎng)電壓信號(hào)的過零點(diǎn)， 形成過零同步信號(hào)，并接到CPU的中斷請(qǐng) 求輸入端，以提供觸發(fā)參考點(diǎn)和控制周期 M的計(jì)數(shù)信號(hào)。需要注意的是，同步檢測電路和 電阻爐加熱回路的出源必須是同相的，以保證觸發(fā)信號(hào)的同步。圖8過零型雙向晶閘管的觸發(fā)特性驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)為保證驅(qū)動(dòng)電路可靠工作，具驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)滿足如下要求：1）動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，能提供驅(qū)動(dòng)脈沖，使加

14、熱電路迅速導(dǎo)通。2）能提供適當(dāng)?shù)恼蚱珘汉妥銐虻姆聪蚱珘海辜訜犭娐房煽康拈_通和關(guān)斷。3）有足夠的輸入輸出電氣隔離能力，使信號(hào)電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路隔離，且具有靈敏的 短路、過流保護(hù)功能。所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路如圖9所示Q1 , Q2組成功率放大電路，OUT1、OUT3來自控制電路。該驅(qū)動(dòng)電路能安全接受 輸入信號(hào)，在接到正確的控制信號(hào)后對(duì)加熱電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，加熱電路開始工作，對(duì)外部進(jìn) 行加熱，最大功率可達(dá)到2000W 0從而實(shí)現(xiàn)電烤箱的加熱過程。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序圖10主程序流程圖應(yīng)當(dāng)注意：由于T0被設(shè)定為計(jì)數(shù)器方式2,初值為06H,故它的溢出中斷時(shí)間為250 個(gè)過零同步脈沖。為了系統(tǒng)正常工作，

15、T1中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間必須滿足 T0的制一時(shí) 間要求，因?yàn)門1的中斷是嵌套在T0中斷之中的。3.2 T0中斷服務(wù)程序T0中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主程序，用于啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換器，讀如數(shù)據(jù)采樣， 數(shù)字濾波，越權(quán)溫度報(bào)警和處理，PID計(jì)算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。P1.3引腳上輸出的該同步脈沖寬度由T1計(jì)數(shù)器的溢出中斷控制，8051利用等待T1溢出中斷空隙時(shí)間 完成把本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序，8051從T1中斷服務(wù)程序返回后便可以恢復(fù)現(xiàn)場和返回主程序，以等待下次 T0中斷。4 控制過程說明4.1 環(huán)節(jié)分析以熱電偶為主要組成的溫度檢測變送環(huán)節(jié)，主要是用來檢

16、測電阻爐的爐溫，并以電信號(hào)的形式反饋給系統(tǒng)，使系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)。根據(jù)熱電偶的工作原理，電阻爐爐溫越高，其導(dǎo)體兩端的電壓差就越大，最后反饋給系統(tǒng)的電壓信號(hào)也越大。因此溫度檢測變送器屬于正作用。從電阻爐工作原理的分析可知，提供給電阻爐的平均工作電壓越高，其平均電流就越大，根據(jù)焦耳定律，它的發(fā)熱功率就越大。因此被控對(duì)象電阻爐也屬于正作用。作為執(zhí)行器的電力電子裝置是一種交流調(diào)功電路，它的輸出主要是由觸發(fā)信號(hào)來控制的。 而觸發(fā)信號(hào)是由控制器的輸出信號(hào)經(jīng)過處理放大后形成的，即輸入越大，輸出也越大。所以執(zhí)行器也是正作用。本系統(tǒng)的控制器是用單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字調(diào)節(jié)器，比較環(huán)節(jié)也有單片機(jī)來完成。調(diào)節(jié)器的輸出決定于被控參

17、數(shù)的測量值與設(shè)定值之差，被控參數(shù)的測量值與設(shè)定值變化，對(duì)輸出的作用方向是相反的。為了使本系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋，應(yīng)該選擇為反作用，即隨著測量值的增加，調(diào)節(jié)器的輸出要隨之減??；反之當(dāng)測量值減小時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出要增大。4.2 調(diào)節(jié)規(guī)律這里使用的是經(jīng)典控制中最常用的PID 調(diào)節(jié)方式。另外由于采用數(shù)字控制器，因此必須使用離散的PID 控制算法。PID 控制器是指按偏差的比例（ P） 、 積分 （ I） 和微分 （ D） 進(jìn)行控制的PID 控制器 （亦稱 PID 調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。它具有原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于

18、過程控制的典型對(duì)象 上階滯后+純滯后”與 上階滯后+純滯后”的控制對(duì)象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID 調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活（PI、 PD） 。數(shù)字 PID 控制器的原理是將PID 參量離散化。在工業(yè)上，偏差控制又稱為PID 控制，這是工業(yè)控制中常用的控制形式，一般能收到令人滿意的效果PID控制上目前包含三種比較簡單的 PID控制算法，分別是：增量式算法，位置式算 法，微分先行。 這三種PID算法雖然簡單，但各有特點(diǎn)，基本上能滿足一般控制的大多 數(shù)要求。本設(shè)計(jì)中草用的是增量式 PID算法?？刂普摳嬖V我們，PID控制的理想方程是：1

19、de、U Kp(E edt Td )(1.1 )p 工dt式中e-測量值與給定值之間的偏差；TA微分時(shí)間：T -積分時(shí)間；KP-調(diào)節(jié)器的放大系數(shù).將上式離散化得到數(shù)字PID位置式算法，在位置式算法的基礎(chǔ)之上得到數(shù)字 PID增量式 算法：UnKp (en en 1) K1ei K0(ei 2ei 1 ei 2)(1.2)Kp en K© K0(，*1)比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。Kp偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長。Kp太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。Kp太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。Kp可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對(duì)象的特性決定的。如果 Kp的符號(hào)

20、 選擇不當(dāng)對(duì)象狀態(tài)就會(huì)離控制目標(biāo)的狀態(tài)越來越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況Kp的符號(hào)就一定要取反。積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ti小(積分作用強(qiáng))會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài) 誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，Td偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。 Td偏小時(shí)， 超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長。只有 Td合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。4.3 干擾分析在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程之中都要求系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作。但是由于各種原因，往往會(huì) 出現(xiàn)一些不可預(yù)料的干擾因素破壞系統(tǒng)原先設(shè)計(jì)好的運(yùn)行狀態(tài)，這就要求系統(tǒng)本身要有一 定得抗干擾能力，能夠在收到干擾的情況下自動(dòng)恢復(fù)原來的工作狀態(tài)。如圖1所示，冷

21、工件進(jìn)入電爐加熱時(shí)對(duì)電爐溫度造成的影響是系統(tǒng)的主要干擾因素。工件加熱的過程本身也并非是一個(gè)溫度線性上升的過程。當(dāng)工件剛進(jìn)入爐中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致檢 測到的溫度陡然降低很多。此時(shí)溫度檢測變送裝置將溫度信號(hào)反饋回去，與給定值進(jìn)行比 較，會(huì)發(fā)現(xiàn)偏差的陡然增大，于是控制器輸出也增大。電力電子裝置輸出增大，電阻爐的 加熱功率也就隨之增大，使得爐內(nèi)溫度能夠盡快回到穩(wěn)定值。另外，若是由于電網(wǎng)波動(dòng)原 因，令電阻爐在每一時(shí)段內(nèi)輸出偏高，而造成爐溫過高，經(jīng)檢測變送裝置也會(huì)回饋到控制 器上，控制器輸出會(huì)隨之減小，從而使輸出減小，電阻爐發(fā)熱功率也減小，最終使?fàn)t內(nèi)恢 復(fù)正常。本系統(tǒng)屬于單閉環(huán)控制系統(tǒng)。同開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控

22、制具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。因此，它本身就具有抑制干擾的能力，對(duì)元件 特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。因此閉環(huán)控制系統(tǒng)也是工業(yè)上應(yīng)用得最多的 一種控制結(jié)構(gòu)。當(dāng)然對(duì)于一些特殊的場合簡單的 PID控制規(guī)律和單閉環(huán)結(jié)構(gòu)可能也滿足不了要求，這就要求使用更為復(fù)雜的控制規(guī)律和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。4.4 pid控制 matlab仿真及參數(shù)整定因?yàn)槭鞘褂胢atlab對(duì)參數(shù)進(jìn)行確定，所以可以選擇穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法），選擇的模擬控制模型如圖中所示，即用一個(gè)一階環(huán)節(jié)和一個(gè)純比例滯后來模擬。純滯后時(shí)間為4 （若選擇大于一階環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)的純滯后時(shí)間常數(shù)則必須采用審級(jí)、前饋控制）。根據(jù)純比例控制系統(tǒng)臨界振蕩試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)（臨界比例度Pm和振蕩周期Tm）,按經(jīng)驗(yàn)首先，置調(diào)節(jié)器Ti , Td=0,比例度P 較大值，將系統(tǒng)投入運(yùn)行；再逐漸減小P , 加干擾觀察，直到出現(xiàn)等幅減振蕩為止。記錄此時(shí)的臨界值Pm=1.31和Tm=12。按照穩(wěn)定邊界法整定參數(shù)計(jì)算表，得pid控制器的各參數(shù)p=1.36 ti=6 td=1.5圖12系統(tǒng)臨界振蕩時(shí)輸出波形圖13參數(shù)整定后pid控制輸出波形總結(jié)體會(huì)本設(shè)計(jì)使用無ROM的8051作為主