溫度控制的PID算法的C語言程序

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#include<reg51.h> #include<intrins.h> #include<math.h> #include<string.h> struct PID unsigned int SetPoint; / 設定目標 Desired Value unsigned int Proportion; /

2、 比例常數(shù) Proportional Const unsigned int Integral; / 積分常數(shù) Integral Const unsigned int Derivative; / 微分常數(shù) Derivative Const unsigned int LastError; / Error-1 unsigned int PrevError; / Error-2 unsigned int SumError; / Sums of Errors ; struct PID spid; / PID Control Structure unsigned int rout; / PID Respo

3、nse (Output) unsigned int rin; / PID Feedback (Input) sbit data1=P10; sbit clk=P11; sbit plus=P20; sbit subs=P21; sbit stop=P22; sbit output=P34; sbit DQ=P33; unsigned char flag,flag_1=0; unsigned char high_time,low_time,count=0;/占空比調(diào)節(jié)參數(shù) unsigned char set_temper=35; unsigned char temper; unsigned ch

4、ar i; unsigned char j=0; unsigned int s; /* 延時子程序,延時時間以12M晶振為準,延時時間為30us×time */ void delay(unsigned char time) unsigned 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(unsigned char bitval) EA=0; DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/ if(bitval=1) _nop_(); DQ=1; /*如要寫1，則將總線置高*

5、/ delay(5); /*延時90us供DA18B20采樣*/ DQ=1; /*釋放DQ總線*/ _nop_(); _nop_(); EA=1; /* 寫一字節(jié)數(shù)據(jù)子程序 */ void write_byte(unsigned char val) unsigned char i; unsigned 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; write_bit(temp); /*向總線寫該

6、位*/ delay(7); /*延時120us后*/ / TR0=1; EA=1; /*開中斷*/ /* 讀一位數(shù)據(jù)子程序 */ unsigned char read_bit() unsigned char i,value_bit; EA=0; DQ=0; /*拉低DQ，開始讀時序*/ _nop_(); _nop_(); 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 */ unsigned char read_byte() unsigned char i,value=0

7、; 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|=0x01<<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 */ unsigned char reset() unsigned char presence; 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(presence); /*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() unsigned char i,j; do i=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*/ do i=reset(); /*復位*/ while

9、(i!=0); i=0xcc; /*設備定位*/ write_byte(i); i=0xbe; /*讀出緩沖區(qū)內(nèi)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*/ /*= Initialize PID Structure =*/ void PIDInit (struct PID *pp) memset ( pp,0,size

10、of(struct PID); /*= PID計算部分 =*/ unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) unsigned int dError,Error; Error = pp->SetPoint - NextPoint; / 偏差 pp->SumError += Error; / 積分 dError = pp->LastError - pp->PrevError; / 當前微分 pp->PrevError = pp->LastError; pp->LastErro

11、r = Error; return (pp->Proportion * Error/比例+ pp->Integral * pp->SumError /積分項+ pp->Derivative * dError); / 微分項 /* 溫度比較處理子程序 */ compare_temper() unsigned char i; if(set_temper>temper) if(set_temper-temper>1) high_time=100; low_time=0; else for(i=0;i<10;i+) get_temper(); rin = s;

12、 / Read Input rout = PIDCalc ( &spid,rin ); / Perform PID Interation if (high_time<=100) high_time=(unsigned char)(rout/800); else high_time=100; low_time= (100-high_time); else if(set_temper<=temper) if(temper-set_temper>0) high_time=0; low_time=100; else for(i=0;i<10;i+) get_temper

13、(); rin = s; / Read Input rout = PIDCalc ( &spid,rin ); / Perform PID Interation if (high_time<100) high_time=(unsigned char)(rout/10000); else high_time=0; low_time= (100-high_time); / else / /* T0中斷服務子程序，用于控制電平的翻轉 ,40us*100=4ms周期 */ void serve_T0() interrupt 1 using 1 if(+count<=(high_ti

14、me) output=1; else if(count<=100) output=0; else count=0; TH0=0x2f; TL0=0xe0; /* 串行口中斷服務程序，用于上位機通訊 */ void serve_sio() interrupt 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

15、 disp_1(unsigned char disp_num16) unsigned char n,a,m; for(n=0;n<6;n+) / k=disp_num1n; for(a=0;a<8;a+) clk=0; m=(disp_num1n&1); disp_num1n=disp_num1n>>1; if(m=1) data1=1; else data1=0; _nop_(); clk=1; _nop_(); /* 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() unsigned char cod

16、e number=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6; unsigned char disp_num6; unsigned int k,k1; k=high_time; k=k%1000; k1=k/100; if(k1=0) disp_num0=0; else disp_num0=0x60; k=k%100; disp_num1=numberk/10; disp_num2=numberk%10; k=temper; k=k%100; disp_num3=numberk/10; disp_num4=numberk%10+1; di

17、sp_num5=numbers/10; disp_1(disp_num); /* 主程序 */ main() unsigned char z; unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0; unsigned char phil=2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2; TMOD=0x21; TH0=0x2f; TL0=0x40; SCON=0x50; PCON=0x00; TH1=0xfd; TL1=0xfd; PS=1; EA=1; EX1=0; ET0=1; ES=1; TR0=1; TR1=1; high_time=50; low_time=50; P

18、IDInit ( &spid ); / Initialize Structure spid.Proportion = 10; / Set PID Coefficients spid.Integral = 8; spid.Derivative =6; spid.SetPoint = 100; / Set PID Setpoint 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+

19、) for(b=0;a<102;b+) if(subs=0) set_temper-; flag=0; else if(stop=0) for(a=0;a<5;a+) 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; else temper=b; a=temper; flag_2=0; if(+count1>30) display(); count1=0; compare_tempe

20、r(); 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); / break; EA=1; /DS18b20 子程序#include <REG52.H>sbit DQ=P21; /定義端口typedef unsigned char byte;typedef unsigned int word; /延時void delay(word useconds) for(;useconds>0;useconds-); /復位byte o

21、w_reset(void) byte presence; DQ=0; /DQ低電平 delay(29); /480us DQ=1; /DQ高電平 delay(3); /等待 presence=DQ; /presence信號 delay(25); return(presence); /0允許，1禁止 /從1-wire 總線上讀取一個字節(jié)byte read_byte(viod) byte i; byte value=0; for (i=8;i>0;i-) value>>=1; DQ=0; DQ=1; delay(1); if(DQ)value|=0x80; delay(6); r

22、eturn(value); /向1-wire總線上寫一個字節(jié)void write_byte(char val) byte i; for (i=8;i>0;i-) /一次寫一個字節(jié) DQ=0; DQ=val&0x01; delay(5); DQ=1; val=val/2; delay(5); /讀取溫度char Read_Temperature(void) union byte c2; int x; temp; ow_reset(); write_byte(0xcc); write_byte(0xBE); temp.c1=read_byte(); temp.c0=read_byte

23、(); ow_reset(); write_byte(0xCC); 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（比例、積分、微分）三方面的結合調(diào)整形成一個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(nèi)部溫度都很高。當容器內(nèi)溫度升高至設定溫度時，溫度控制器會發(fā)

24、出信號停止加熱。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)出信號停止加熱，被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)出加熱的信號，開始加熱，但發(fā)熱絲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(zhì)情況而定。通常開始重新加熱時，溫度繼續(xù)下降幾度。所以，傳統(tǒng)的定點開關控制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，使溫度控制器控溫產(chǎn)生一種慣性溫度誤差。     增量式PID算法的輸出量為 &#

25、160;              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

26、量決定PWM方波的占空比，后續(xù)加熱電路根據(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，加熱電路的加熱功率大，使溫度的實測值與設定值的偏差迅速減少；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(diào)節(jié)器參數(shù)的整定可以仿照模擬PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的各種方法，根據(jù)工藝對控制性能的要求，決定調(diào)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

27、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)誤差減小；P偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長；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。如果P的符號選擇不當對象測量值就會離控制目標的設定值越來越遠，如果出現(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，提高系統(tǒng)的控制精度。 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(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短；D偏小時

28、，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長；只有D合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)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(jīng)過長期的工程實踐，已形成了一套完整的控制方法和典型的結構。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，在眾多工業(yè)過程控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(chǎn)生，要

29、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。若擾動出現(xiàn)使得現(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(jīng)變送器送至PID 控制器的輸入端，并與其給定值(以下簡稱SP 值)進行比較得到偏差值(以下簡稱e 值)，調(diào)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(diào)節(jié)器的開度，使調(diào)節(jié)器的開度增加或減少，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(zhì)就是對偏差（e 值）進行比例、積分、微分運算，根據(jù)運算結果控制執(zhí)行部件的過程。 圖1 模擬PID 控制系統(tǒng)原理圖&

30、#160;   PID 控制器的控制規(guī)律可以描述為：  (1)    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)的不穩(wěn)定。積分（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，積分控制將能完全消除誤差，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(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。微分（D）控制可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(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(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)

31、的動態(tài)性能。根據(jù)不同的被控對象的控制特性，又可以分為P、PI、PD、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，參數(shù)整定方便，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，也就出現(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，離散化的方法：以T 為采樣周期，k

32、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PID 計算公式離散： (2)式1 就可以離散為： (3)或者： (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，公式4 給出了控制量的全部大小，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，計算機輸出量的大小變化，而不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(zhì)就是求的大小，而   k

33、=k -k-1 ；所以將式4 做自減變換有： (5)其中 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，然后再對之進行PID 運算產(chǎn)生輸出結果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，該數(shù)據(jù)類型用于保存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 SetPoint; / 設定目標 Desired Va

34、luefloat Proportion; / 比例系數(shù) Proportional Constfloat Integral; / 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    下面是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( PI

35、D *pp, int NextPoint )int dError,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; / 當前微分，偏差相減pp->PrevError = pp->LastError; / 保存pp->LastError = Error;+ pp->Integral * pp->SumError / 積分項- pp->Derivativ

36、e * dError / 微分項);    在實際運算時，由于水具有很大的熱慣性，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，我們必須把積分項去掉，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(diào)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)最終選擇PD 控制方案，下面C 代碼所示為PD 控制的實現(xiàn)過程：float PIDCalc( PID *pp, int NextPoint )int dError,Error;Error = pp->SetPoint*10 - NextPoint; / 偏差，設定值減去當前采

37、樣值dError = Error-pp->LastError; / 當前微分，偏差相減pp->PrevError = pp->LastError; / 保存pp->LastError = Error;return (pp->Proportion * Error / 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(chǎn)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.Integ

38、ral = 0; /設置PID 積分值stPID.Derivative = 5; /設置PID 微分值fOut = PIDCalc ( &stPID,(int)(fT*10) ); /PID 計算if(fOut<=0)*P_IOA_Buffer &= 0xff7f; /溫度高于設定值，關閉加熱器else*P_IOA_Buffer |= 0x0080; /溫度低于設定值，打開加熱器    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“0”，則開啟加熱器。IRQ2_TMB 中斷

39、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 計算結果比較大說明離目標溫度相差較大，則加熱時間比較長，如果計算結果比較小，說明離目標溫度相差較小，加熱時間相對較短。  基于PID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

40、在工業(yè)生產(chǎn)，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(nóng)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，超出設定允許范圍即進行溫度調(diào)控：低于設定值就加熱，反之就停止或降溫。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

41、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(zhì)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(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)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

42、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(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)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(nèi)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(jīng)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(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握

43、，在工程實際中被廣泛采用。    PID一般算式及模擬控制規(guī)律如式(1)所示：        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(diào)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

44、微分方程，此時積分項和微分項可用求和及增量式表示：        將式(2)和式(3)代入式(1)，則可得到離散的PID表達式：        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(diào)節(jié)器的輸出。2 系統(tǒng)的硬件構成    本系統(tǒng)由傳感器AD采樣輸入、單片機控制、人機交互、控制信號輸出四部分組成，其中溫度傳感部分由測

45、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)，控制信號輸出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。 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出的整個流程控制，其示意圖如圖2所示。    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

46、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)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(diào)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。現(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

47、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。    設定溫度為50，每隔30 s記錄實測溫度，如表2所示。    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    由實驗結果可以看出，系統(tǒng)的誤差基本穩(wěn)定在±03，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?？梢钥闯觯赑ID算法的單片機溫度控制系統(tǒng)具有較高的精確度和穩(wěn)定性，在溫度調(diào)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制場合。溫度控制中

48、，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？ 回復數(shù)：5,點擊數(shù)：1528 【樓主位】 xuxianhai 積分：2派別：等級：-來自：我在用MEGA16控制電加熱調(diào)節(jié)水溫時，采用PID算法，輸出采用占空比通斷控制。為求階躍響應，我用15%占空比達到穩(wěn)定后，將占空比調(diào)至30%，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，采用K=Y/X公式。我知道Y用溫度值的單位，但X的單位該如何取呢？是用15，還是0.15？ 另外，我用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？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(jīng)驗值，大概取多少？ 懇請各位高手幫忙

49、看一下，謝謝！ 2006-02-17,10:51:03 資料 郵件 回復 引用回復       編輯 刪除 【1樓】 sanol 積分：8派別：等級：-來自：哥們，我也做這個，交流下？ qq 940353508 2009-04-23,09:42:23 資料 郵件 回復 引用回復       編輯 刪除 【2樓】 huangstone 積分：47派別：等級：-來自：關于PID有點心得，供LZ參考：     1、PID運算出來是一個數(shù)據(jù)沒有量綱，在這

50、里這個數(shù)據(jù)和占空比沒有什么直接的關系，這個數(shù)據(jù)的大小表示的PID調(diào)節(jié)的強度，數(shù)據(jù)大調(diào)節(jié)度就大。     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，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(diào)節(jié)的原因。因此要對PID參數(shù)加以調(diào)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

51、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(diào)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就沒有什么困難的。 2009-04-23,11:52:49 資料 郵件 回復 引用回復       編輯 刪除 【3樓】 deepin 積分：402派別：等級：-來自：【2樓】 huangstone  學習了! 2009-04-24,14:48:14 資料 郵件 回復 引用回復 &

52、#160;     編輯 刪除 【4樓】 lengqing1309 積分：209派別：等級：-來自：泉州這個樓的時間跨度太大了吧？ 2009-04-24,16:33:29 資料 郵件 回復 引用回復       編輯 刪除 【5樓】 aglen 積分：58派別：等級：-來自：學習了 2009-10-11,11:05:24 資料 郵件 回復 引用回復       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