【正文】 是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。spid,t )。 ppLastError = Error。 // 當前微分 ppPrevError = ppLastError。 /****************pid初始化*********************/void init_pid(){ = 60。 // 設定目標 unsigned int Proportion。 }void ints() interrupt 4{ TI=0。 time=0。 TI=0。 wendu=shu1*16+shu2。amp。 //定時器賦高8初值 , 12M晶振 TL0=0xb0。 PutChar(24,0,(count%10)+48)。0x0f)*625/1000。 //讀暫存存儲器命令 TPL = DS18B20_ReadByte()。 EA=0。 c=100。//開定時器1 REN=1。 IE=0X0A。 i++) //8位計數(shù)器 { DQ = 0。 //延時等待 DQ = 1。 //等待設備釋放數(shù)據(jù)線 DelayXus(180)。 }}/************復位DS18B20,并檢測設備是否存在************/void DS18B20_Reset(){ CY = 1。 //sbit PWM=P1^2。unsigned char lowtime,hightime,counter=0。 } } else { low_time=0。 return (ppProportion * Error+ ppIntegral * ppSumError + ppDerivative * dError)。 //Ki= =3。實驗結果如下：圖92 水溫控制系統(tǒng)PID 控制溫度變化曲線圖（Kp＝8，Ki＝0，Kd＝0）由上圖可以看出，水溫控制系統(tǒng)基本上已經(jīng)滿足控制要求，水溫穩(wěn)定在45℃左右，無超調，無穩(wěn)態(tài)誤差，控制效果很好，調節(jié)時間在128s左右。 c(i)=45。spid,t )。 // 當前微分 ppPrevError = ppLastError。PID控制程序如下：void init_pid(){ = 6。此時，我檢查了一下與單片機相連的三極管基極的電流。開始++counter=lowtimeCounter=100PWM=0PWM=1counter=0定時器0賦初值cycle++返回YESYESNONO串口返回整數(shù)部分串口返回小數(shù)部分圖88 中斷子程序流程圖 其他 除此之外還有一些延時、顯示、溫度讀取等子程序，在此不再一一贅述。返回算得的值。這樣算下來。對于水溫加熱來說，溫度的變化不會很快，因此該采樣時間對于實際情況而言太小了。2為低電平時，三極管導通，對電流放大，繼電器由常閉端吸合至常開端。PWM波為高低電平，而加熱棒則需要220V交流供電，因此中間需要一個利用小電壓控制大電壓的控制環(huán)節(jié)。℃。本次試驗選用DS18B20傳感器，DS18B20是美國DALLAS半導體公司繼DS1820之后最新推出的一種數(shù)字化單總線器件，屬于新一代適配微處理器的改進型智能溫度傳感器。主程序主要包括是數(shù)據(jù)定義以及一些子程序的調用?？刂扑惴ú捎梦恢檬絇ID。rin,yout39。b39。 u_5=u_4。 P=15。 xm_1=。u_2=。dsys1=c2d(sys1,Ts,39。v39。tol=5。u_1=u。kp=3。ylabel(39。 error_1=error(k)。u_1=u(k)。 du(k)=Kp*x(1)+Kd*x(2)+Ki*x(3)。error_1=0。u_3=0。dsys=c2d(sys,ts,39。error_1=error。圖57 位置式PID仿真圖MATLAB Function中的函數(shù)如下：function [u]=pidsimf(u1,u2)persistent pidmat errori error_1 if u1==0 errori=0 error_1=0end ts=1。 仿真結果首先令，仿真結果如下圖52 水溫控制系統(tǒng)PID 控制仿真曲線圖（Kp＝5，Ki＝，Kd＝）由上圖可知，參數(shù)如此設置，系統(tǒng)可以達到穩(wěn)定，但是超調超過30%，超調過大，調節(jié)時間也長。,time,yout,39。y_1=yout(k)。%誤差 u_6=u_5。for k=1:1:350 time(k)=k*ts。u_4=0。z39?？梢?，特征方程中出現(xiàn)了純延遲環(huán)節(jié)，是系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。（2）計算時不需進行累加，僅需最近幾次誤差的采樣值。工業(yè)應用時，采用PID位置算法是不夠方便和有欠缺的。將帶入（32）整理得： （33）設為對象的供熱時間常數(shù)，為對象的供熱比例系數(shù)，則得對象特征的微分方程為 （34）對（34）作拉式變換，推出被測溫度與供熱之間的傳遞函數(shù)為 （35）由上式不難看出，水溫加熱為一階慣性環(huán)節(jié)。軟件部分主要用到的軟件有Matlab、Simulink、Protues以及Keil。記下此時的臨界比例度及系統(tǒng)的臨界振蕩周期 (即振蕩波形的兩個波峰之間的時間) 。 (3)若使用PI調節(jié)器消除了穩(wěn)態(tài)誤差，但動態(tài)過程仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)。 PID調節(jié)參數(shù)的整定一個PID控制必須選擇幾個主要參數(shù)，如，以及采樣周期T等。因此，PID控制器在工業(yè)控制中仍然得到廣泛的應用，許多工業(yè)控制器仍然采用PID控制器。 智能溫度控制法為了克服PID線性控溫法的弱點，人們相繼提出了一系列自動調整PID參數(shù)的方法，如PID參數(shù)的自學習，自整定等等。 PID線性控溫法這種控溫方法是基于經(jīng)典控制理論中的PID調節(jié)器控制原理，PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性好、可靠性高等優(yōu)點被廣泛應用工業(yè)過程控制中，尤其適用于可建立精確數(shù)學模型的確定性控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中很多場合需要實現(xiàn)這一控制目標，如在發(fā)酵過程控制，化工生產(chǎn)中的化學反應溫度控制，冶金工廠中燃燒爐中的溫度控制等。二、應用背景與理論基礎 應用背景溫度是生活及生產(chǎn)中最基本的物理量，它表征的是物體的冷熱程度。自然界中任何物理、化學過程都緊密的與溫度相聯(lián)系。恒值溫度控制的目的是使被控對象的溫度恒定在某一給定數(shù)值上，且要求其波動幅度(即穩(wěn)態(tài)誤差)不能超過某允許值。由于PID調節(jié)器模型中考慮了系統(tǒng)的誤差、誤差變化及誤差積累三個因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于定值開關控溫。并通過將智能控制與PID控制相結合，從而實現(xiàn)溫度的智能控制。在現(xiàn)代計算機控制系統(tǒng)中，PID控制算法將由計算機軟件實現(xiàn)。由于數(shù)字PID控制中，采樣周期比被控對象的時間常數(shù)要小得多，所以是準PID控制，一般仍沿用連續(xù)PID控制的參數(shù)整定方法。在第2步整定的基礎上，逐步增大，同時相應地改變和，逐步試湊以獲得滿意的調節(jié)效果。 （3）選擇控制度。Matlab和Simulink主要做PID算法仿真，Protues做的是電路仿真，Keil做的是單片機的編程。在實際實驗過程中，發(fā)現(xiàn)用加熱棒加熱，會因加熱不均，而產(chǎn)生遲滯，故而，最終的傳遞函數(shù)應為： （36）故水溫加熱環(huán)節(jié)為一階慣性遲滯環(huán)節(jié)。由于要累計誤差，占用內存較多，并且安全性較差。增量式算法帶來的主要問題是執(zhí)行機構的實際位置也就是控制指令全量的累加需要用計算機外的其他的硬件(如步進電機)實現(xiàn)。如果足夠大，系統(tǒng)講不穩(wěn)定，這就是大延遲過程難于控制的本質。)。u_5=0。 yout(k)=den(2)*y_1+num(2)*u_6。u_5=u_4。 x(1)=error(k)。b39。為改善調節(jié)效果，可以減小比例環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)。kp=3。若按原參數(shù)仿真，即令，系統(tǒng)發(fā)散。z39。u_4=0。error_2=0。%增量式PID u(k)=u_1+du(k)。 y_3=y_2。endplot(time,rin,39。rin,yout39。ki=。error_2=error_1。sys=tf([kp],[Tp,1],39。)。zoh39。u_3=。ym_1=。 I=。u_4=u_3。,time,yout,39。)。 結構設計 硬件結構設計 按照題目要求，我們用單片機作為控制器，通過編程實現(xiàn)其對溫控控制系統(tǒng)的控制。其中，子程序主要包括測溫子程序、顯示子程序、PID控制子程序、中斷子程序等等，其詳細功能在圖62中，在此不再贅述。使用DS1SB20可使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。當在10℃~+85℃范圍內，℃，在55℃~+125℃范圍內，測量誤差也不超過2℃；5) 通過編程可實現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式；6) 用戶可自設定非易失性的報警上下限值；7) 支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫；8) 負壓特性，即具有電源反接保護電路。目前常用的有繼電器和光耦元件。 加熱電路圖83 加熱電路圖中R5即為加熱棒，三極管導通，繼電器吸合至常閉端，電路開始加熱。因此，我設了一個計數(shù)器cycle。因此在設一個計數(shù)器。利用該值計算低電平數(shù)，即加熱的時間。在本報告的最后附有整完整的KEIL程序。隨后,我又查閱了一下單片機的手冊，單片機I/O口可以承受的電流為20mA左右，因此這種方案在理論上是可行的。 // 設定PID參數(shù) = 0。 ppLastError = Error。 // PID控制量返回值 if(low_time=100) low_time=(unsigned char)(rout/6)。endplot(time,b,39。為了能夠進一步了解系統(tǒng)，可以繼續(xù)增大，令。 //Kd= = set。 } void duty_cycle(unsigned int t) // 占空比{ unsigned int s。 }}實驗結果如下：圖93 水溫控制系統(tǒng)PID 控制溫度變化曲線圖（Kp＝6，Ki＝，Kd＝）不難看出，實際系統(tǒng)與仿真結果得到了很好的統(tǒng)一，在，時，系統(tǒng)能夠較快達到穩(wěn)定，無超調，無穩(wěn)態(tài)誤差，調節(jié)時間也較短，控制效果很好。extern unsigned char low_time。typedef unsigned char BYTE。 while (CY) { DQ = 0。