我的題目是基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)

1、我的題目是：基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)89C51單片機，通過鍵盤輸入預設值，與DS18B20測得的實際值做比較,然后驅動制冷或加熱電路。用keil C語言來實現(xiàn)PID的控制。最佳答案/PID 算法溫控 C 語言 2008-08-17 18:58#in clude<reg51.h>#in clude< intrin s.h>#in clude<math.h>#in clude<stri ng.h>struct PID un sig ned int SetPo int; / un sig ned int Proporti on; / un sig

2、ned int In tegral; / un sig ned int Derivative; /設定目標 Desired Value比例常數(shù) Proportio nal Co nst 積分常數(shù) In tegral Co nst微分常數(shù) Derivative Co nstun sig ned int LastError; / Error-1un sig ned int PrevError; / Error-2un sig ned int SumError; / Sums of Errors;struct PID spid; / PID Control Structureun sig ned i

3、nt rout; / PID Resp onse (Output) un sig ned int rin; / PID Feedback (In put) sbit data 1= P1A0;sbit clk=P1Ai;sbit plus=P2A0;sbit subs=P2Al;sbit stop=P2A2;sbit output=P3A4;sbit DQ=P3A3;un sig ned char flag,flag_1=0;un sig ned char high_time,low_time,co un t=0;占空比調節(jié)參數(shù)un sig ned char set_temper=35;un

4、sig ned char temper;un sig ned char i;un sig ned char j=0;un sig ned int s;/*延時子程序，延時時間以12M晶振為準，延時時間為30usxtime*/void delay (un sig ned char time)un sig ned char m,n;for(n=0;n< time ;n+)for(m=0;m<2;m+)/*寫一位數(shù)據(jù)子程序*/void write_bit( un sig ned char bitval)EA=0;DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/if(bitval=1)_n o

5、p_();DQ=1; /*如要寫1，則將總線置高*/delay(5); /* 延時 90us 供 DA18B20 采樣 */DQ=1; /*釋放DQ總線*/_n op_();_n op_();EA=1;/*寫一字節(jié)數(shù)據(jù)子程序*/void write_byte( un sig ned char val)un sig ned char i;un sig ned char temp;EA=0;/*關中斷*/TR0=0;for(i=0;i<8;i+) /*寫一字節(jié)數(shù)據(jù)，一次寫一位*/temp=val>>i; /*移位操作，將本次要寫的位移到最低位*/temp=temp&1;w

6、rite_bit(temp); /* 向總線寫該位 */delay;/* 延時 120us 后 */ TR0=1;EA=1; /*開中斷*/*讀一位數(shù)據(jù)子程序*/un sig ned char read_bit()un sig ned char i,value_bit;EA=O;DQ=O; /*拉低DQ，開始讀時序*/_n op_();_n op_();DQ=1; /*釋放總線*/for(i=0;i<2;i+)value_bit=DQ;EA=1;return(value_bit);/*讀一字節(jié)數(shù)據(jù)子程序*/un sig ned char read_byte()un sig ned cha

7、r i,value=0;EA=0;for(i=0;i<8;i+)if(read_bit() /*讀一字節(jié)數(shù)據(jù)，一個時序中讀一次，并作移位處理*/value|=OxO1<<i;delay(4); /*延時80us以完成此次都時序，之后再讀下一數(shù)據(jù)*/EA=1;return(value);/*復位子程序*/un sig ned char reset()un sig ned char prese nee;EA=0;DQ=0; /*拉低DQ總線開始復位*/delay(30); /* 保持低電平 480us*/DQ=1; /*釋放總線*/delay(3);presence=DQ; /*

8、獲取應答信號*/delay(28); /*延時以完成整個時序*/EA=1;return(prese nee); /*返回應答信號，有芯片應答返回0,無芯片則返回1*/*獲取溫度子程序*/void get_temper()un sig ned char i,j;doi=reset(); /* 復位 */while(i!=0); /*1為無反饋信號*/i=0xcc; /*發(fā)送設備定位命令*/write_byte(i);i=0x44; /*發(fā)送開始轉換命令*/write_byte(i);delay(180); /* 延時 */doi=reset(); /* 復位 */while(i!=0);i=0x

9、cc; /*設備定位*/write_byte(i);i=0xbe; /*讀出緩沖區(qū)內容*/write_byte(i);j=read_byte();i=read_byte();i=(i<<4) &0x7f;s=(unsigned int)(j&0x0f);s=(s*100)/16;j=j>>4;temper=i|j; /*獲取的溫度放在 temper中*/ /*=In itialize PID Structure=*/void PIDI ni t (struct PID *pp)memset ( pp,0,sizeof(struct PID); /*=PI

10、D計算部分=*/un sig ned int PIDCalc( struct PID *pp, un sig ned int NextPoi nt )unsigned int dError,Error;Error = pp->SetPoi nt - NextPoi nt; / 偏差 pp->SumError += Error; / 積分dError = pp->LastError - pp->PrevError; / 當前微分pp->PrevError = pp->LastError;pp->LastError = Error;return (pp-&

11、gt;Proporti on * Error/ 比例+ pp->I ntegral * pp->SumError / 積分項+ pp->Derivative * dError); / 微分項/*溫度比較處理子程序*/compare_temper()un sig ned char i;if(set_temper>temper)if(set_temper-temper>1)high_time=100;low_time=0;elsefor(i=0;i<10;i+) get_temper();rin = s; / Read In putrout = PIDCalc

12、( &spid,ri n ); / Perform PID In teratio nif (high_time<=100)high_time=(un sig ned char)(rout/800);elsehigh_time=100;low_time= (100-high_time);else if(set_temper<=temper)if(temper-set_temper>0)high_time=0;low_time=100;elsefor(i=0;i<10;i+) get_temper();rin = s; / Read In putrout = PID

13、Calc ( &spid,ri n ); / Perform PID In teratio nif (high_time<100)high_time=(unsigned char)(rout/10000);elsehigh_time=0;low_time= (100-high_time);/ else/ /*TO中斷服務子程序，用于控制電平的翻轉 ，40us*100=4ms周期*/void serve_T0() in terrupt 1 using 1if(+co un t<=(high_time)output=1;else if(cou nt<=100)output

14、=0;elsecoun t=0;TH0=0x2f;TLO=OxeO;/*串行口中斷服務程序，用于上位機通訊*void serve_sio() in terrupt 4 using 2/* EA=0;RI=0;i=SBUF;if(i=2)while(RI=0)RI=0;set_temper=SBUF;SBUF=0x02;while(TI=0)TI=0;else if(i=3)TI=0;SBUF=temper;while(TI=0)TI=0;EA=1; */void disp_1( un sig ned char disp_ nu m16)un sig ned char n, a,m;for(n=

15、0;n<6;n+)/ k=disp_ nu m1 n;for(a=0;a<8;a+)clk=0;m=(disp_ nu m1 n& 1);disp_ nu m1 n=disp_ nu m1 n> >1;if(m=1)data1=1;elsedata1=0;_n op_();clk=1;_n op_();/*顯示子程序功能：將占空比溫度轉化為單個字符，顯示占空比和測得到的溫度*/void display()un sig ned char code number=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6;un

16、 sig ned char disp_ nu m6;un sig ned int k,k1;k=high_time;k=k%1OOO;k仁 k/100;if(k1=0)disp_ num0=0;elsedisp_num0=0x60;k=k%100;disp_num1=numberk/10;disp_num2=numberk%10;k=temper;k=k%100;disp_num3=numberk/10;disp_num4=nu mberk%10+1;disp_ nu m5=nu mbers/10;disp_1(disp_ nu m);/*主程序*/main ()un sig ned char

17、 z;un sig ned char a,b,flag_2=1,co un t1=0;unsigned char phil=2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2;TMOD=Ox21;TH0=0x2f;TL0=0x40;SCON=0x50;PCON=OxOO;TH1=0xfd;TL1=0xfd;PS=1;EA=1;EX仁 0;ET0=1;ES=1;TR0=1;TR1=1;high_time=50; low_time=50;PIDI nit ( & spid ); / I nitialize Structure spid. Proportion = 10; / Set PID C

18、oefficie nts spid .In tegral = 8;spid.Derivative =6;spid.SetPoi nt = 100; / Set PID Setpoi nt while(1)if(plus=0)EA=0;for(a=0;a<5;a+) for(b=0;b<102;b+)if(plus=0)set_temper+;flag=0;else if(subs=0)for(a=0;a<5;a+) for(b=0;a<102;b+)if(subs=0)set_temper-;flag=0;else if(stop=0)for(a=0;a<5;a+

19、) for(b=0;b<102;b+) if(stop=0)flag=0;break;EA=1;get_temper(); b=temper;if(flag_2=1)a=b;if(abs(a-b)>5) temper=a;elsetemper=b;a=temper; flag_2=0;if(+cou nt1>30)display();coun t1=0;compare_temper();TR0=0;z=1;while(1)EA=0;if(stop=0) for(a=0;a<5;a+) for(b=0;b<102;b+) if(stop=0) disp_1(phil

20、);/ break;EA=1;DS18b20 子程序#i nclude <REG52.H>定義端口sbit DQ=P2A1;typedef un sig ned char byte;word;延時typedef un sig ned intvoid delay(word usec on ds)for(;usec on ds>0;usec on ds-);byte ow_reset(void)byte prese nee;DQ=0;delay(29);DQ=1;delay(3);prese nce=DQ;delay(25);return(prese nee);byte read

21、_byte(viod)byte i;復位/DQ低電平480us/DQ高電平/等待/presenee 信號0允許，1禁止/從1-wire總線上讀取一個字節(jié)byte value=0;for (i=8;i>0;i-)value>>=1;DQ=0;DQ=1;delay(1);if(DQ)value|=0x80;delay(6);return(value);向1-wire總線上寫一個字節(jié)void write_byte(char val)/ 一次寫一個字節(jié)byte i;for (i=8;i>0;i-)DQ=0;DQ=va l&O x01; delay(5); DQ=1; v

22、al=val/2;delay(5);讀取溫度char Read_Temperature(void) unionbyte c2; int x;temp;ow_reset(); write_byte(0xcc); write_byte(0xBE); temp.c1=read_byte(); temp.cO=read_byte(); ow_reset(); write_byte(OxCC); write_byte(0x44); return temp.x/2;參考資料：你把這兩個程序組合就可以了PID算法PID算法是本程序中的核心部分。我們采用PID模糊控制技術，通過Pvar、Ivar、Dvar （

23、比例、積分、微分）三方面的結合調整形成模糊控制來解決慣性溫度誤差問題。其原理如下：本系統(tǒng)的溫度控制器的電熱元件之一是發(fā)熱絲。發(fā)熱絲通過電流加熱時，內部溫度都很高。當容器內溫度升高至設定溫度時，溫度控 器會發(fā)岀信號停止加熱。但這時發(fā)熱絲的溫度會高于設定溫度，發(fā)熱絲還將會對被加熱的器件進行加熱，即使溫度控制器發(fā)岀信號停止加熱， 加熱器件的溫度還往往繼續(xù)上升幾度，然后才開始下降。當下降到設定溫度的下限時，溫度控制器又開始發(fā)岀加熱的信號，開始加熱，但發(fā)熱 要把溫度傳遞到被加熱器件需要一定的時候，這就要視發(fā)熱絲與被加熱器件之間的介質情況而定。通常開始重新加熱時，溫度繼續(xù)下降幾度。 以，傳統(tǒng)的定點開關控制

24、溫度會有正負誤差幾度的現(xiàn)象，但這不是溫度控制器本身的問題，而是整個熱系統(tǒng)的結構性問題，使溫度控制器控溫 生一種慣性溫度誤差。增量式PID算法的輸岀量為 Un = Kp(en-en-1)+(T/Ti)en+(Td/T)(en-2*en-1+en-2)式中，en、en-1、en-2分別為第n次、n-1次和n-2次的偏差值，Kp、Ti、Td分別為比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，T為采樣周期計算機每隔固定時間 T將現(xiàn)場溫度與用戶設定目標溫度的差值帶入增量式PID算法公式，由公式輸出量決定PWM方波的占空比，后續(xù)熱電路根據(jù)此PWM方波的占空比決定加熱功率?，F(xiàn)場溫度與目標溫度的偏差大則占空比大，加熱電路的加

25、熱功率大，使溫度的實測值與設定值 偏差迅速減少；反之，二者的偏差小則占空比減小，加熱電路加熱功率減少，直至目標值與實測值相等，達到自動控制的目的。PID參數(shù)的選擇是實驗成敗的關鍵，它決定了溫度控制的準確度。數(shù)字PID調節(jié)器參數(shù)的整定可以仿照模擬PID調節(jié)器參數(shù)整定的各法，根據(jù)工藝對控制性能的要求，決定調節(jié)器的參數(shù)。各個參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響如下： 比例系數(shù)P對系統(tǒng)性能的影響：比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減??；P偏大，振蕩次數(shù)加多，調節(jié)時間加P太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定；P太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。P可以選負數(shù)，這主要是由執(zhí)行機構、傳感器以及控制對象的特性決定的。如P的符號選

26、擇不當對象測量值就會離控制目標的設定值越來越遠，如果岀現(xiàn)這樣的情況P的符號就一定要取反。 積分控制I對系統(tǒng)性能的影響：積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，I小(積分作用強)會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系控制精度。 微分控制D對系統(tǒng)性能的影響：微分作用可以改善動態(tài)特性，D偏大時，超調量較大，調節(jié)時間較短；D偏小時，超調量也較大，調節(jié)時間長；只有D合適，才能使超調量較小，減短調節(jié)時間。溫底控制PID的算法設計及實現(xiàn)PID簡介PID ( Proportional Integral Derivative)控制是控制工程中技術成熟、應用廣泛的一種控制策略，經過長期的工程實踐，已整的控制方法和典型的結構

27、。它不僅適用于數(shù)學模型已知的控制系統(tǒng)中，而且對于大多數(shù)數(shù)學模型難以確定的工業(yè)過程也可應用，在眾 制中取得了滿意的應用效果。PID工作基理：由于來自外界的各種擾動不斷產生，要想達到現(xiàn)場控制對象值保持恒定的目的，控制作用就必須不斷的進行。若現(xiàn)場控制對象值(以下簡稱被控參數(shù))發(fā)生變化，現(xiàn)場檢測元件就會將這種變化采集后經變送器送至PID控制器的輸入端，并與其給定值值)進行比較得到偏差值(以下簡稱e值)，調節(jié)器按此偏差并以我們預先設定的整定參數(shù)控制規(guī)律發(fā)出控制信號，去改變調節(jié)器的開度， 度增加或減少，從而使現(xiàn)場控制對象值發(fā)生改變，并趨向于給定值(SP值)，以達到控制目的，如圖1所示，其實PID的實質就是

28、對行比例、積分、微分運算，根據(jù)運算結果控制執(zhí)行部件的過程。p：圖1模擬PID控制系統(tǒng)原理圖PID控制器的控制規(guī)律可以描述為:比例（P）控制能迅速反應誤差，從而減小穩(wěn)態(tài)誤差。但是，比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例放大系數(shù)的加大，會引起系統(tǒng)的（I ）控制的作用是：只要系統(tǒng)有誤差存在，積分控制器就不斷地積累，輸出控制量，以消除誤差。因而，只要有足夠的時間，積分控制誤差，使系統(tǒng)誤差為零，從而消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分作用太強會使系統(tǒng)超調加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。微分（D）控制可以減小超調量,系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，減小調整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。根據(jù)不同的被控對象的控制特性，又可PD

29、 PID等不同的控制模型。數(shù)字PID的實現(xiàn)在連續(xù)-時間控制系統(tǒng)（模擬 PID控制系統(tǒng)）中，PID控制器應用得非常廣泛。其設計技術成熟，長期以來形成了典型的結構，結構更改靈活，能滿足一般的控制要求。隨著計算機的快速發(fā)展，人們將計算機引入到PID控制領域，也就岀現(xiàn)了數(shù)字式PID控制由于計算機基于采樣控制理論，計算方法也不能沿襲傳統(tǒng)的模擬PID控制算法（如公式 1所示），所以必須將控制模型離散化PID計算公式離散法：以T為采樣周期，k為采樣序號，用求和的形式代替積分，用增量的形式（求差）代替微分，這樣可以將連續(xù)的tkT（k=0J.2.）卜-Te(jT) = T e(j) Mr j=Cde(t)u(k

30、T)-亡(k-汕1 肚 dtTT式1就可以離散為：I九=KFet + y ej + -屯）+也'（3）或者：Ik卩嚴K曲+瓦工勺+ KD（ek - %）+ %亠 （4）這樣就可以讓計算機或者單片機通過采樣的方式實現(xiàn)PID控制，具體的PID控制又分為位置式 PID控制和增量式 PID控制，公制量的全部大小，所以稱之為全量式或者位置式控制；如果計算機只對相鄰的兩次作計算，只考慮在前一次基礎上，計算機輸岀量的大是全部輸出信息的計算，這種控制叫做增量式PID控制算法，其實質就是求卩的大小，而卩k =卩k -卩k-1 ;所以將式4做自叫=Kplck -z T= Kp(l + += Ae1-Bck

31、.1+Ccl,2Ck +上_在血+ Ck-2)- Kp(l + -+ Kp2dT(5)其中- tA=KpU-s- +B = -Kp(l +¥溫度控制PID算法設計本設計利用了上面所介紹的位置式PID算法，將溫度傳感器采樣輸入作為當前輸入，然后與設定值進行相減得偏差ek，然后再運算產生輸岀結果 fOut，然后讓fOut控制定時器的時間進而控制加熱器。為了方便PID運算，首先建立一個 PID的結構體數(shù)據(jù)類型,于保存PID運算所需要的P、I、D系數(shù)，以及設定值，歷史誤差的累加和等信息:typedef struct PIDfloat SetPoi nt; /設定目標 Desired Valu

32、efloat Proporti on; /比例系數(shù) Proportional Constfloat In tegral; /積分系數(shù) Integral Constfloat Derivative; /微分系數(shù) Derivative Constint LastError; /上次偏差int SumError; /歷史誤差累計值 PID;PID stPID; /定義一個stPID變量PID運算的算法程序，通過PID運算返回fOut，fOut的值決定是否加熱，加熱時間是多少。PID運算的C實現(xiàn)代碼: float PIDCalc( PID *pp, i nt NextPoi nt ) int dErr

33、or,Error;Error = pp->SetPoint*10 - NextPoint; /偏差，設定值減去當前采樣值pp->SumError += Error; /積分，歷史偏差累加dError = Error-pp->LastError; / pp->PrevError = pp->LastError; / pp->LastError = Error;+ pp->I ntegral * pp->SumError /-pp->Derivative * dError /)；當前微分，偏差相減保存積分項微分項在實際運算時，由于水具有很大的熱

34、慣性，而且PID運算中的I （積分項）具有非常明顯的延遲效應所以不能保留，我們必須把相反D （微分項）則有很強的預見性，能夠加快反應速度，抑制超調量，所以積分作用應該適當加強才能達到較佳的控制效果，系統(tǒng)最方案，下面C代碼所示為PD控制的實現(xiàn)過程：float PIDCalc( PID *pp, i nt NextPoi nt )int dError,Error;Error = pp->SetPoint*10 - NextPoint; / dError = Error-pp->LastError; / pp->PrevError = pp->LastError; / pp-

35、>LastError = Error;return (pp->Proportio n * Error /偏差，設定值減去當前采樣值當前微分，偏差相減保存比例項-pp->Derivative * dError /微分項);溫度控制實現(xiàn)通過溫度的PID運算，產生結果fOut，該參數(shù)決定是否加熱，加熱時間是多長。該程序如下:stPID.Proportion = 2; /設置 PID 比例值stPID.Integral = 0; /設置 PID 積分值stPID.Derivative = 5; /設置 PID 微分值fOut = PIDCalc ( & stPID,(i nt

36、)(fT*10) ); /PID計算if(fOut<=0)*P_IOA_Buffer &= 0xff7f; /溫度高于設定值，關閉加熱器PID 般算式及模擬控制規(guī)律如式(1)所示:else*P_IOA_Buffer |= 0x0080; /溫度低于設定值，打開加熱器“ 0”，則開啟加計算結果比較大說明加熱時間由主函數(shù)計算，由TimerB中斷控制。主程序中通過 PIDCalc函數(shù)得到fOut參數(shù)，如果該參數(shù)大于B中斷一直處于允許狀態(tài)，每進入一次IRQ2_TMB中斷，fOut參數(shù)減1直到fOut = 0 ，停止加熱。如果 PIDCalc差較大，則加熱時間比較長，如果計算結果比較小，說

37、明離目標溫度相差較小，加熱時間相對較短?；赑ID算法和89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)作者：張艷艷 安徽電子信息職業(yè)技術學院 來源：現(xiàn)代電子技術 發(fā)布時間：2009-12-22 17:36:09 收 藏評論基于PID算法和89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)0引言溫控技術無論是在工業(yè)生產，還是日常生活中都起著非常重要的作用。在冶金、石油、化工、電力和現(xiàn)代農業(yè)等行業(yè)，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一，在普通家庭里熱水器、電飯煲、電烤箱等依賴于溫控技術的家電設備也是必不可少?？梢哉f溫度控制技術無處不在。常規(guī)的溫度控制方法以設定溫度為臨界點，超岀設定允許范圍即進行溫度調控：低于設定值就加熱，反之就停止

38、或降溫。這種方法實現(xiàn)簡單、成本低，但控制效果不理想，控制溫度精度不高、容易引起震蕩，達到穩(wěn)定點的時間也長，因此，只能用在精度要求不高的場合。而采用PID算法進行溫度控制，它具有控制精度高，能夠克服容量滯后的特點， 特別適用于負荷變化大、 容量滯后較大、控制品質要求又很高的控制系統(tǒng)。單片機作為控制系統(tǒng)中必不可少的部分，在各個領域得到了廣泛的應用，用單片機進行實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，提高系統(tǒng)的控制精度，有利于提高系統(tǒng)的工作效率。本系統(tǒng)采用單片機編程實現(xiàn)PID算法進行溫度控制。1 PID控制的原理和特點在工程實際中，應用最為廣泛的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PI

39、D控制，又稱PID調節(jié)。PID控制器以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控 對象的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型，控制理論的其他技術也難以采用，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經驗和現(xiàn)場調試來確定時，應用PID控制技術最為方便。PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計的核心內容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時問和微分時間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接 用，還必須通過工程實際進行調整和修改

40、。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統(tǒng)的 試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。uCt) = Kq e(t) + 寺J f(£)dt 十 To (1)N式中：u(t)為控制器的輸出；e(t)為偏差，即設定值與反饋值之差；KC為控制器的放大系數(shù)，即比例增益；TI為控制器的積分常數(shù)；TD為控制器的微分時間常數(shù)。 PID算法的原理即調節(jié) KC，TI，TD三個參 數(shù)使系統(tǒng)達到穩(wěn)定。由于計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量。因此在計算機控制系統(tǒng)中，必須首先對式(1)進行離散化處理，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，此時積分

41、項和微分項可用求和及增量式表示：血 A EgE(K)-E(gl) "、一 =亍 0di AzTe(i)dz =二(3)Joj=Gj-0將式(2)和式代入式(1)，則可得到離散的 PID表達式：P(K) = KpE(K) + # 左E(j)+I j = 0*E(K) E(K - 1(4)式中： t=T為采樣周期，必須使 T足夠小，才能保證系統(tǒng)有一定的精度 (采樣定理)；E(K)為第K次采樣時的偏差值；E(K-1)為第K-1次采樣時的偏差值；P(K)為第K次采樣是調節(jié)器的輸出。2系統(tǒng)的硬件構成本系統(tǒng)由傳感器 A/D采樣輸入、單片機控制、人機交互、控制信號輸岀四部分組成，其中溫度傳感部分由

42、測試采樣電路實現(xiàn)， 人機交互由矩陣鍵盤和 LCD液晶屏構成，PID控制算法由89C52單片機實現(xiàn)，控制信號輸岀部分則由功率放大和開關控制電路組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1 溫控系統(tǒng)框圖3主程序流程軟件程序是本控制系統(tǒng)的核心，它包括從溫度采樣到信號輸岀的整個流程控制，其示意圖如圖2所示開機圖2 控制系統(tǒng)流程圖程序功能主要由以下的幾部分組成：(1) 初始化：設定各參數(shù)的初始值，設定各中斷及定時器。(2) 接收/發(fā)射：此部分程序主要完成數(shù)據(jù)的控制及顯示，主要通過89C52單片機的全雙工串行口完成和鍵盤部分的雙向通信。(3) PC機通信：此部分完成與微機控制接口RS 232的連接及通信的控制。(4)

43、數(shù)值轉換子程序：由于主程序中用到了很多的數(shù)值轉換及數(shù)值的運算(如十進制轉換成十六進制、雙字節(jié)與單字節(jié)的除法運算等)，為了程序調用的方便，特將其編寫成子程序的形式。(5) PID 算法。4實驗測試系統(tǒng)的性能與穩(wěn)定度需要通過具體實驗測試完成?，F(xiàn)用1 kW的電爐將電熱杯中的1 L清水進行加熱。觀測設定值和實測值之間的誤差 (當水溫達到穩(wěn)定時的值)，計算絕對誤差和相對誤差，見表1。表1 逞差分析表序號設定泯度/匸實測溫度/忙絕對娛搭相對誤蓋/%135.335. 300240,240. 1-0. 16 24345.045, 30. 30価460.060* 50 50.83574.073,4-0.4:0,

44、606B1.081. 20,20.25設定溫度為50 C，每隔30s記錄實測溫度，如表2所示。表2蠱度穩(wěn)定度關系羸t設定溫度snv)測-老時間/ min實測溫度測量時間/min實測溫度隹0* 535. 54,051, 11.037.04. 550. 61.510. 35” 049.8世0佩55.550. 52. 5轍1G. 050t23. 550.3反550. 1從表2中的數(shù)據(jù)可知，系統(tǒng)運行 5 min時基本達到穩(wěn)定。5結語由實驗結果可以看岀，系統(tǒng)的誤差基本穩(wěn)定在如.3'C,可見系統(tǒng)的精度很好。此外，系統(tǒng)運行5 min時溫度基本達到穩(wěn)定，穩(wěn)定所需時間較短?？梢钥磳?，基于PID算法的單片

45、機溫度控制系統(tǒng)具有較高的精確度和穩(wěn)定性，在溫度調節(jié)階段平衡溫度時間較短。因此本系統(tǒng)可以應用于各種對精度要求較高的溫度控回復數(shù)：5,點擊數(shù)：1528制場合。溫度控制中，用PID算法得到的是一個數(shù)值，這個數(shù)值如何轉換為占空比?【樓主位】xu我在用MEGA16控制電加熱調節(jié)水溫時，采用PID算法，輸出采用占空xianhai比通斷控制。為求階躍響應，我用15%占空比達到穩(wěn)定后，將占空比調至積分：230%，開始測量溫度。得到階躍響應曲線后，為求加熱器的靜態(tài)增益K，派別：采用K= Y/ X公式。我知道厶Y用溫度值的單位，但 X的單位該如等級：何取呢？是用15,還是0.15?來自：另外，我用PID算法得到的

46、是一個數(shù)值，這個數(shù)值如何轉換為占空比？是要先設定一個較大的值嗎？如果是的話，這個數(shù)值是否有一個經驗值，大 概取多少？懇請各位高手幫忙看一下，謝謝！2006-02-17,10:資料 郵件 回復 引用回復編輯刪除51:03【1樓】sa nol哥們，我也做這個，交流下？積分：8qq 940353508派別：等級：-來自：2009-04-23,09: L資料 =郵件 竺 引用回復=編輯 刪除42:23【2樓】huang關于PID有點心得，供LZ參考：stone1、PID運算出來是一個數(shù)據(jù)沒有量綱， 在這里這個數(shù)據(jù)和占空比沒有什積分：47么直接的關系，這個數(shù)據(jù)的大小表示的 PID調節(jié)的強度，數(shù)據(jù)大調節(jié)度

47、就派別：大。等級：-2、占空比的輸出一般通過定時器，我們假設當定時器的值為255時,來自：占空比為100%。第1點計算的數(shù)據(jù)是和你 PID的三個參數(shù)密切相關的，在相同的被控量測量值下，不同的 PID參數(shù)會得出不同的值，這其實就是 PID參數(shù)要調節(jié)的原因。因此要對 PID參數(shù)加以調整，將計算出的數(shù)據(jù)可 以直接賦給定時器控制占空比，但是要對最大和最小值加以限定。3、想象一下，如果你的PID參數(shù)不合適，計算出的數(shù)據(jù)要么大于255,要么小于0，這就變成了開關控制了。其實最關鍵的就是我寫的第一點，只要理解了 PID計算出的數(shù)據(jù)是表示的調節(jié)強度的大小，和占空比和溫度都沒有直接的對應關系的。那PID就沒有什

48、么困難的。2009-04-23,11:資料 郵件 業(yè) 引用回復編輯刪除52:49【3樓】deepi【2樓】huangstonen學習了 ！!！積分：402派別：等級：-來自：編輯刪除2009-04-24,14:資料 郵件 回復 引用回復 ffJJ48:14【4樓】lengqi這個樓的時間跨度太大了吧？ ？ng1309積分：209派別：等級：-來自：泉州2009-04-24,16:資料廠郵件 回復 引用回復編輯 刪除33:29學習了【5樓】aglen58積分 派別 等級 來自2009-10-11,11:05:24資料 郵 件 回復 引用回單片機高精度溫度控制實例【摘要】本文介紹了以AT89S51單片機為核心的溫度控制器的設計，在該設計中采用高精度 的溫度傳感器AD590對電熱鍋爐的溫度進行實時精確測量，用超低溫漂移高精度運算放大器 OP07將溫度-電壓信號進行放大 再送入12位的AD574A進行AD轉換,從而實現(xiàn)自動檢測，實 時顯示及越限報警?？刂撇糠植捎肞ID算法，實時更新PWM控制輸岀參數(shù)，控制可控硅的通斷 時間，最終實現(xiàn)對爐溫