【正文】 NMNMNSOPSPMPMPSNMNSOPSPSPMPBPMOOPSNMPMPBPBPBOOPSPMPMPBPB表25 Ki模糊控制表③ Kd控制規(guī)則設計 微分環(huán)節(jié)的調(diào)整主要是針對大慣性過程引入的，微分環(huán)節(jié)系數(shù)的作用在于改變系統(tǒng)的動態(tài)特性。根據(jù)實際過程經(jīng)驗，在調(diào)節(jié)初期，應加大微分作用，這樣可得到較小甚至避免超調(diào)；而在中期，由于調(diào)節(jié)特性對Kd值的變化比較敏感，因此，Kd值應適當小一些并應保持固定不變；然后在調(diào)節(jié)后期，Kd值應減小，以減小被控過程的制動作用，進而補償在調(diào)節(jié)過程初期由于Kd值較大所造成的調(diào)節(jié)過程的時間延長。根據(jù)系統(tǒng)在受控過程中對應不同的E和Ec，將PID參數(shù)的整定原則歸納如下：①當|E|較大時，說明誤差的絕對值較大，Kp應取較大值，以提高響應的快速性；而為防止|Ec|瞬時過大，Kd應該取較小的值；同時為避免出現(xiàn)較大的超調(diào)，應對積分作用加以限制，通常取Ki=0。Kd值的選擇根據(jù)|Ec|值來確定。積分器雖然能消除靜差，但使系統(tǒng)響應速度變慢。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系。Kp太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steadystate Error）。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。通過加上一個負的平均誤差比例值，平均的系統(tǒng)誤差值就會總是減少。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。這個D參數(shù)也是PID被稱為可預測的控制器的原因。只有TD合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時間。由于沒有指定被控對象，被控變量、控制部分、測量反饋以及被控變量的設定值不能確定，所以在具體控制中具體選擇這些變量和儀器。 單片機的選擇微型計算機是指由微處理器加上采用大規(guī)模集成電路制成的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，以及輸入輸出設備相連接的I/O接口電路，微型計算機簡稱MC。它提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 單片機的存儲結(jié)構(gòu)存儲器是組成計算機的三大部件之一，其功能是存儲信息（數(shù)據(jù)和程序）。而ROM是一種寫入數(shù)據(jù)后不能改寫只能讀出的存儲器。這種交疊不僅反映在存儲器的種類上，而且還體現(xiàn)在存儲器的地址空間上?？撮T狗報警提醒通信接口LED顯示鍵盤微型控制機AT89S51溫度檢測驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)8路D/A轉(zhuǎn)換器測量變送 8路A/D轉(zhuǎn)換器加熱電阻溫度圖34 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 功能模塊 單片機控制模塊A/T89C51是整個系統(tǒng)的控制核心，將采集來的數(shù)據(jù)與設定值進行比較，利用PID算法得出結(jié)果并送輸出。模擬多路開關(guān)由8路模擬開關(guān)和3位地址鎖存譯碼器組成，可選通8路模擬輸入中的任何一路，地址鎖存信號ALE將3位地址信號ADDA、ADDB、ADDC進行鎖存，然后由譯碼電路選通其中的一路，被選中的通道進行A/D轉(zhuǎn)換。其硬件仿真圖如圖36所示。圖37 按鍵示意圖 顯示模塊顯示模塊采用兩個7段共陰極數(shù)碼管，一個用來顯示實時溫度，一個用來顯示設定溫度。如圖39所示。仿真圖如310所示。它具有體積小、重量輕、價格低、可靠性高、耗電少和靈活機動等許多優(yōu)點。序號部件名稱所屬類數(shù)量1AT89C51Microprocessor ICs12A/D0808Data Converters137SEGMPX4CCOptoelectronics24BUTTONSwitchesamp。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Protues建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。根據(jù)課題要實現(xiàn)的功能及要求。Ui(k)UminT1中斷加熱報警顯示Ui(k)=UmaxUi(k)Umax報警停止加熱Ui(k)=Umin加熱不報警停止加熱不報警設置對棧指針請標志和暫存單元清閑時緩沖區(qū)采樣濾波溫度轉(zhuǎn)換掃描鍵盤NNNNYYYYUi(k)=UmaxUi(k)UmaxUi(k)=UminUi(k)Umin圖41 主程序流程圖 采樣子程序流程圖采樣子程序的是A/D0808將模擬的電壓信號轉(zhuǎn)化成的數(shù)字信號，由于各種干擾會使系統(tǒng)產(chǎn)生誤差，為了減小誤差，所以要采樣三次，將采樣值存在2CH,2DH,2EH中去。YNNYYYYNYYN(2CH)送A (2CH)≠(2DH)?(2CH)(2DH)?(2CH)和(2DH)互換(2DH)≠(2EH)?(2DH)(2EH)?(2CH)≠(2EH)?(2EH)(2CH)?(2CH)送2AH返回(2EH)送2AH(2EH)送2AH(2DH) 送2AH(2DH) 送2AHN圖43 濾波子程序流程圖 顯示子程序流程圖實時溫度和設定溫度分別存在51H和50H中，顯示子程序?qū)⑦@兩個溫度轉(zhuǎn)換成BCD碼見其存在70H75H中，通過查表的方法將其轉(zhuǎn)換成對應的段碼，最后運用動態(tài)顯示的方法將其顯示出來。圖45 按鍵選擇流程圖 PID控制子程序流程圖根據(jù)PID算法公式，PID算法程序運用雙字節(jié)加法程序，雙字節(jié)求補程序，雙字節(jié)無符號乘法程序，雙字節(jié)有符號乘法程序?qū)崿F(xiàn)了PID公式的程序化。中斷到來關(guān)計數(shù)器T1清F0標志位中斷返回圖47 T1中斷子程序流程圖第5章 模糊自適應PID控制系統(tǒng)仿真在Matalable軟件仿真中設輸入（e、ec）的論域值均為（6,6），輸出（KP、KI、KD）的模糊論語為（3,3），取相應論域上的語言值為負大(NB)、負中(NM)、負小(N S)、零(ZO)、正小(PS)、正中（PM）和正大（PB），而令所有輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)均為trinf如圖51，圖52所示。用matalable進行系統(tǒng)仿真，對比得出了PID與模糊PID在控制方面的優(yōu)缺點，通過分析，我們知道在本系統(tǒng)中，采用模糊控制，大大提高控制精度，不但使控制簡捷，降低了產(chǎn)品的成本，而且能夠提高生產(chǎn)效率。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。采樣子程序。按鍵選擇子程序。MAIN2_2: JB ,MAIN2_3 ACALL DELAY10 JB ,MAIN2_3 JNB ,$ MOV A,A1 CJNE A,50,MAIN2_2_1 AJMP MAIN2_2_3MAIN2_2_1: JC MAIN2_2_2 CLR C MOV B,1 SUBB A,B AJMP MAIN2_2_3MAIN2_2_2: MOV A,50MAIN2_2_3: MOV A1,A。將待顯示的數(shù)存在70H到75H中 MOV B,100 DIV AB 。十位在B MOV 71H,B 。百位在A MOV A,B MOV B,10 DIV AB MOV 75H,A 。掃描控制字初值PLAY: MOV P1,0FFH MOV A,R5 。取段碼表地址 MOVC A,A+DPTR 。指向下一地址 MOV A,R5 。放回R5內(nèi) AJMP PLAY 。子程序返回TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH。1MS延時程序，LED顯示程序用DL1: MOV R7,19HDL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RETDELAY10: MOV R6,20 。PID算法子程序。 R5R4+R3R2=R7R6 。雙字節(jié)帶符號乘法子程序 。雙子節(jié)求補程序?qū)3R2求補。雙字節(jié)加法程序。125MS延時D1: MOV R5,255 DJNZ R5,$ DJNZ R6,D1 RETDELAY1S: MOV R7,8 。延時子程序。一次顯示結(jié)束，P2口復位 MOV P2,0FFH 。=0時一次顯示結(jié)束 RL A 。段碼放入P1口 MOV A,R5 LCALL D1MS 。從P2口輸出 MOV A,R1 。個位在CDISP1: MOV R1,70H 。將的十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制 MOV B,100 DIV AB 。百位在A MOV A,B 。顯示子程序。 。濾波子程序。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。把常規(guī)PID控制和模糊控制理論相結(jié)合，可以發(fā)揮一者的特點和優(yōu)勢，以期實現(xiàn)更好的控制效果。圖54 模糊自適應PID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖55 模糊自適應PID系統(tǒng)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖56 模糊自適應PID系統(tǒng)仿真結(jié)果總 結(jié)本文主要借助單片機這一載體，設計了一個基于單片機的模糊PID控制器。根據(jù)E(K)=UrUi(K) 計算E(K)計算Kp[E(K) E(K1)]計算KiE(K)計算Kp[E(K) E(K1)]+ KiE(K)計算Kp[E(K) E(K1)]+ KiE(K)+Kd[E(K) 2E(K1)+ E(K2)]計算P(K)返回開始圖46 PID算法程序流程圖 T1中斷程序流程圖當中斷到來時，關(guān)閉計數(shù)