【正文】 DS18B20各引腳功能:（1）GND為 接地端；（2） VDD為外接電源輸入端。 DS18B20引腳圖另外，多片DS18B20芯片可以同時(shí)連接到一根單線總線上，這一特性在儀器或機(jī)器的溫度以及過程檢測(cè)與控制等方面有著非常大的作用。 DS18B20是美國(guó)Dallas公司的單線數(shù)字溫度傳感器芯片，與普通的熱敏電阻不同，DS18B20可將測(cè)得的溫度轉(zhuǎn)換直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理。主復(fù)位引腳MCLR/Vpp:人工復(fù)位輸入端（低電平有效）/編程電壓輸入端(Pin1)時(shí)鐘復(fù)位引腳 OSC1/CLKIN：時(shí)鐘振蕩器晶體連接端1/外部時(shí)鐘源輸入端。下圖PIC16F877的40根引腳圖，PLC單片機(jī)也有PLCC和QFP兩種包裝形式，可以根據(jù)需要的不同需要，用不同形式包裝。其以存儲(chǔ)器映像寄存器的方式來(lái)控制器存取，使得使用起來(lái)更為便捷。PIC16F877A的程序存儲(chǔ)器是Flash型的，可以重復(fù)的燒錄程序，適合開發(fā)和教學(xué)。kp=。 %更新輸出量y_3=y_2。u_4=u_3。對(duì)控制量進(jìn)行限幅、控制量的更新以及各分量的更新。 end根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法設(shè)定PID參數(shù)kp=。 elseif abs(error(k))=10amp。M=1時(shí)采用積分分離PID控制if M==1 %采用積分分離PID控制 if abs(error(k))=30amp。%延時(shí)程序yout(k)=den(2)*y_1+num(2)*u_5。)。inputdelay39。當(dāng)M=2時(shí)，采用一般PID控制仿真程序%積分分離PID控制clear all。保持比例度為一特點(diǎn)值不變，修改積分時(shí)間，反復(fù)進(jìn)行試湊，直至滿意。讓系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)運(yùn)行并待其穩(wěn)定，進(jìn)行階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過程，若過度過程有期望的衰減率(ψ=～)即可，否則改變比例度δ值，重復(fù)上述試驗(yàn)。 而在控制工程中，通過長(zhǎng)期實(shí)踐，人們總結(jié)了一套參數(shù)整定的經(jīng)驗(yàn)，稱之為經(jīng)驗(yàn)法。 衰減曲線法參數(shù)計(jì)算公式控制規(guī)律整定參數(shù)P――PI―PIDP――PI ―PID 上面的兩種工程整定方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便，因此，可以應(yīng)用于工程實(shí)踐。 系統(tǒng)衰減振蕩曲線(3)按表中給出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)，觀察調(diào)節(jié)過程，適當(dāng)修改調(diào)節(jié)器參數(shù)，到滿意為止。如果響應(yīng)振蕩衰減太快，應(yīng)逐步減小比例度；反之，就逐步增大系統(tǒng)的比例度。以此，需要在實(shí)踐中做一些調(diào)整，以期更好的運(yùn)用此法。記錄下此時(shí)的和(3)根據(jù)所記錄的振蕩周期和進(jìn)階比例度為，然后按表給出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。一、臨界比例度法臨界比例度法（又叫做穩(wěn)定邊界法），是一種閉環(huán)調(diào)整方法，是將調(diào)節(jié)器設(shè)置成純比例作用，讓系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行并由大到小改變比例度。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng) 。曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降 。 PID整定口訣：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查 。然而理論計(jì)算的方法過分依賴數(shù)學(xué)模型，而且計(jì)算繁瑣，計(jì)算得出的數(shù)據(jù)在工業(yè)實(shí)際中還要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和修改。在確定下系統(tǒng)的整體自動(dòng)控制方案確定，控制器和控制機(jī)構(gòu)已經(jīng)選定并安裝好以后，控制器的參數(shù)選擇降主要的決定著控制質(zhì)量，控制器參數(shù)的確定即是控制系統(tǒng)的整定。但控制系統(tǒng)啟動(dòng)、結(jié)束等大幅增減設(shè)定的時(shí)候，系統(tǒng)的輸出會(huì)有比較大的誤差，從而造成積分的累積，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)量積分分離PID控制可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)引入個(gè)取消積分作用，當(dāng)設(shè)定值與被控量之間的偏差較小時(shí)，取消積分作用，避免積分作用降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增大超調(diào)量；當(dāng)設(shè)定值與被控量接近時(shí)，引入積分作用，實(shí)現(xiàn)靜差的消除，提高了控制精度。對(duì)PID控制的改進(jìn)主要是參數(shù)整定的先進(jìn)技術(shù)，以及對(duì)控制結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和更新。 對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響積分作用能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。2 、對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響加大比例系數(shù)KP，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但是加大KP只是減少穩(wěn)態(tài)誤差，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸入值y(t)構(gòu)成控制偏差e(t)=r(t)v(t)將其比例、積分、微分線性線性組合，以此來(lái)控制被控對(duì)象。如果轉(zhuǎn)換后的電流或電壓信號(hào)輸出是模擬信號(hào)，還必須進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，以滿足單片機(jī)接口的需要。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)改進(jìn)型PID控制器，通過Matlab進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)及分析；設(shè)計(jì)基于PIC系列單片機(jī)的改進(jìn)型PID控制器硬件電路，并編寫相關(guān)代碼。自適應(yīng)控制中的MRAS，STR模型適應(yīng)與調(diào)節(jié)器適應(yīng)的思想的發(fā)展，可能會(huì)導(dǎo)致非線性自適應(yīng)PID控制器。 PID的未來(lái)雖然DCS控制的發(fā)展使得現(xiàn)場(chǎng)控制器的改進(jìn)有了新的機(jī)遇，但是PID控制還是以其操作簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)等獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)被人們應(yīng)用至今，如今的PID控制走的是融合發(fā)展的道路。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。1957 年, .Smith 提出了著名的 Smith 預(yù)估器 來(lái)控制含有時(shí)滯環(huán)節(jié)的對(duì)象，從理論上解決了時(shí)滯系統(tǒng)的控制問題。它的原理來(lái)源于內(nèi)模原理，是在將一個(gè)偏差加到被控對(duì)象的輸入信號(hào)處外，還疊加一個(gè)“過去的偏差”，將“過去的偏差”在現(xiàn)在反映出來(lái)，和“現(xiàn)在的偏差”一起控制被控對(duì)象。在這之前，除了在最簡(jiǎn)情況下采用開關(guān)控制外，PID控制是唯一的控制方法。目前，各種PID控制器已經(jīng)很多，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、輸入輸出接口。PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。 improvement of the control structure including integral separation, antiwindup . Which the most widely used is the integral separation.The thesis of the integral separation PID controller design and its application to the PIC microcontroller system, pleted the following work:(1) First, PID control and integral separation PID control principle.(2) Second, to achieve the integral separation PID controller design and simulation by MATLAB according Mfiles and simulink simulation.(3) Third ,for the integral separation PID controller, inventing the integral separation PID controller based on PIC microcontroller.The simulation results show that when the deviation between the set value and the amount charged is small, the integral action is canceled to avoid the integral action to reduce the stability of the control system, increases the overshoot。（3）再次，針對(duì)積分分離PID控制器，設(shè)計(jì)了基于PIC單片機(jī)的積分分離PID控制器。參數(shù)整定的技術(shù)有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、自適應(yīng)控制等；控制結(jié)構(gòu)的改進(jìn)有積分分離、抗積分飽和、微分先行等。特此聲明。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均以明確注明出處。對(duì)PID控制的改進(jìn)主要是參數(shù)整定的先進(jìn)技術(shù)，以及對(duì)控制結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和更新。（2）其次，運(yùn)用MATLAB實(shí)現(xiàn)了對(duì)積分分離PID控制器的設(shè)計(jì)及仿真，進(jìn)行了M文件和simulink仿真。s applicationABSTRACTPID regulator,according to the deviation of the proportional, integral and differential,has been widely used in industrial control,.It has been one of the most important technical and industrial control,with its simple structure, good stability, reliable, and easy to adjust The improvement of PID control is the high technology of parameter tuning , as well as the improvement of structure. Parameter tuning technology including neural networks, fuzzy control, adaptive control。通過對(duì)所以環(huán)節(jié)，比如被控對(duì)象、控制算法、單片機(jī)編程等的研究，加深了對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的理論知識(shí)并為以后的工程工作打下基礎(chǔ)。溫度控制是智能控制的一個(gè)比較典型的實(shí)例。壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。它具有原理簡(jiǎn)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) PID控制概況PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，19151945年期間，PID控制器得到突破性發(fā)展，產(chǎn)生了現(xiàn)如今使用的PID控制器。日本的一位科學(xué)家提出一種重復(fù)控制，用于抑制周期性干擾和跟蹤信號(hào)輸入，進(jìn)行伺服重復(fù)軌跡的高精度控制。它是現(xiàn)代有關(guān)智能計(jì)算中的關(guān)鍵技術(shù)。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(shí)間和微分時(shí)間的大小嵌入式系統(tǒng)。比如積分反饋引入有很多的負(fù)作用，而對(duì)微分信號(hào)的產(chǎn)生和不好實(shí)現(xiàn)。（3）先進(jìn)控制理論對(duì)PID的促進(jìn)作用，將自整定、自適應(yīng)有機(jī)結(jié)合。而在設(shè)計(jì)過程中，可以把所學(xué)的東西用于實(shí)踐，進(jìn)一步升華理論知識(shí)。單片機(jī)的接口信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，要想用單片機(jī)獲取溫度等非電信號(hào)的信息，必須使用溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)輸出。原理圖見下圖: PID控制原理圖PID控制器是一種線性控制器，系統(tǒng)由控制器和被控對(duì)象組成。當(dāng)KP太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定，若KP太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。如果積分時(shí)間Ti太小系統(tǒng)將不穩(wěn)定，Ti偏小，振蕩次數(shù)較多；如果Ti太大，又會(huì)減少對(duì)系統(tǒng)性能的影響，只有當(dāng)Ti合適時(shí)，過渡特性比較理想。當(dāng)微分時(shí)間Td偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)；當(dāng)Td偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)只有合適時(shí)，可以得到比較滿意的過渡過程。在普通的PID控制中引入積分環(huán)節(jié)是為了消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，從而提高控制系統(tǒng)的精度。 根據(jù)積分分離式PID 控制算法得到其程序框圖，見圖開始初始化采入r（t）及v（t））計(jì)算偏差值errorerror(k)≦εPID控制PD控制控制器的輸出參數(shù)更新返回 PID整定方法一個(gè)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量取決于控制方案、干擾的形式和大小、對(duì)象特性以及控制器參數(shù)的整定等各種因素。理論計(jì)算方法主要是依靠系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，預(yù)先給定各環(huán)節(jié)的傳遞環(huán)節(jié)，即預(yù)先給定誤差積分準(zhǔn)則，再通過計(jì)算得出整定參數(shù)。這種方法，方便、簡(jiǎn)單、容易掌握，因此在工程中得到廣泛的應(yīng)用。曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 。動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。工程整定法又有臨界比例度法、衰減曲線法和反應(yīng)曲線法。(2)使系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，等系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，對(duì)設(shè)定值施加一個(gè)階躍變化，并逐漸減小比例度，直到系統(tǒng)進(jìn)入下圖的等幅振蕩狀態(tài)。在有無(wú)自衡特性的過程中，按此法整定的參數(shù)會(huì)是系統(tǒng)響應(yīng)的衰減率偏大或偏小。(2) 待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)設(shè)定值作階躍變化，觀察控制過程系統(tǒng)的響應(yīng)。記錄下4:1(或10:1)的δ、（或），如圖所示。尤其是對(duì)于一些干擾比較頻繁地控制系統(tǒng)。因此，我們還要在工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)試和修正。（2）積分時(shí)間越大，積分作用越微弱，過渡過程越平緩，穩(wěn)態(tài)誤差消除的也越慢；反之，過渡過程振蕩的越劇烈，穩(wěn)態(tài)誤差消除的越快（3）微分時(shí)間越大，微分作用越微弱，過渡過程趨向穩(wěn)定，最大偏差越?。坏侨绻⒎謺r(shí)間過大，會(huì)以此增加過渡過程的波動(dòng)程度經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)的具體步驟是：(1)將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間置于最大，微分時(shí)間放到最小，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置比例度δ。(3)保持積分時(shí)間不變，更改比例度δ，觀察過度過程有沒有改善，如果得到改善，繼續(xù)更改比例度，若沒有得到改善則反方向修改比例度，直到得到滿意的結(jié)果。MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)如下：(1)MATLAB語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔緊湊，編程效率高(2)界面友好，用戶使用方便(3)MATLAB圖形功能強(qiáng)大(4)程序設(shè)計(jì)自由度大，可移植性好(5)擴(kuò)充能力強(qiáng)(6)MATLAB龐大的模塊集(7)MATLAB強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真功能對(duì)于溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)過分析，精簡(jiǎn)數(shù)學(xué)模型，被控對(duì)象可以看做是一個(gè)一階的純滯后系統(tǒng)，這里用的對(duì)象是：采樣時(shí)間為20s，延遲時(shí)間為5個(gè)采樣時(shí)間，即100s，被控對(duì)象離散化為： y(k)=den(2)y(k1)+mum(2)u(k5