【正文】 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 （ 5）從計(jì)算機(jī)的精度看，過短的采樣周期是不合適的。在單純比例作用下（比例增益由小到大），是系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩的比例增益 UK ，這時(shí)的工作周期為臨界周期 UT ，則可以得到 △ nu = ? ?)2()( 211 ??? ????? nnnnnnP eeeeeeK = )2()( 211 ??? ????? nnnPnPnnP eeeKeKeeK = )2()( 211 ??? ????? nnnDnInnP eeeKeKeeK 式中 IK = PK ， DK = PK 從而可以調(diào)節(jié)的參數(shù)只有一個(gè)。大于 250 或小于 0 的控制量 nu 都是沒有意義的，因在算法上對(duì) nu 進(jìn)行限幅，即 nu =?????????m a xm a xm a xm inm inm inuuuuuuuuuunnnn PID 的計(jì)算公式采用 位置 式算法，計(jì)算公式為 ： 1?? nn uu + )2()( 211 ??? ????? nnnDnInnP eeeKeKeeK = DIPn PPPu ????1 （ ） PID 計(jì)算的程序流程如 圖 ；而參數(shù)內(nèi)存分配 如表 所列。寧愿在思路設(shè)計(jì)上多花上 50%的時(shí)間，也不可草草決定方案。 第 20 頁 6 參考文獻(xiàn) [1] 謝自美 . 電子線路設(shè)計(jì) 第 19 頁 5 總結(jié)體會(huì) 由于 在 許多工藝生產(chǎn)中，溫度起到了很重要的作用。 第 16 頁 下面對(duì) PID 運(yùn)算加以說明： 所有的數(shù)都變成定點(diǎn)純小數(shù)進(jìn)行處理。可供設(shè)計(jì)時(shí)參 考。 PID 控制器參數(shù)整定的方法很多， 本設(shè)計(jì)采用 PID 歸一整定法把對(duì) 控制臺(tái)三個(gè)參數(shù)（ Kc、 Ti、 Td,）轉(zhuǎn)換為一個(gè)參數(shù) PK ， 從而使問 題明顯簡化。積分作用的強(qiáng)盡弱取決于積分時(shí)間常數(shù) Ti， Ti 越大，積分作用越弱 ，反之則越強(qiáng)。當(dāng)單片機(jī)的 為高點(diǎn)平時(shí)，三極管驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器工作接通加熱器工作，當(dāng)單片機(jī)的 為低電平時(shí)固態(tài)繼電器關(guān)斷，加熱器不工作。其中設(shè)置鍵與單片機(jī)的 0INT 腳相連， 90 ~SS 、 YES、 NO 用四行三列接單片機(jī) P0 口， REST 鍵為硬件復(fù)位鍵， 與 R、 C 構(gòu)成復(fù)位電路。然后再送去整流和濾波 。 DS18B20 的 3 腳接系統(tǒng)中單片機(jī)的 口線，用于將采集到的溫度送入單片機(jī)中處理， 2 腳和 3 腳之間接一個(gè) 上拉電阻，即可完成溫度采集部分硬件電路。 圖 按鍵復(fù)位 第 7 頁 溫度傳感器 溫度測量轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)系統(tǒng)的 數(shù)據(jù) 來 源，直接影響系統(tǒng)的可靠性。 復(fù)位電路： 單片機(jī)的復(fù)位電路分上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。 RST 復(fù)位信號(hào) 當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。該芯片具有如下功能：①有 1個(gè)專用的鍵盤 /顯示接口；②有 1個(gè)全雙工異步串行通信接口；③有 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 外圍系統(tǒng)配置 簡單 ， 抗干擾強(qiáng) ， 所需成本較 低。 方案 二： 利用模擬 PID調(diào)節(jié) 實(shí)現(xiàn) 恒溫控制系統(tǒng) 基于 模擬 PID 調(diào)節(jié)的恒溫控制系統(tǒng)由數(shù)字電路部分和模擬電路兩部分組成，其控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)框圖如圖 所示。整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路簡單、調(diào)試 方便、實(shí)際應(yīng)用可達(dá)到理想的精度。 PID 控制技術(shù)在現(xiàn)在最為成熟，控制結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整，不必求出被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型就可以調(diào)節(jié)，所以在恒溫控制系統(tǒng)中通常采用 PID算法。硬件部分以 AT89S52 單片機(jī) 作 為微處理器， 基礎(chǔ) 電路包括電源電路，溫度 檢測 采樣電路，鍵盤及顯示電路，加溫控制電路等四大模塊；軟件部分主要對(duì) PID 算法進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和編程。 傳統(tǒng)的 PID控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需配合相應(yīng)的可控硅控制電路來完成功率的調(diào)控。 圖 方案 一 的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 溫度采集電路以 數(shù)字量 的 形式將現(xiàn)場溫度傳至單片機(jī)。而數(shù)字控制器能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律的控制。主控器 采用 單片機(jī) AT89S52；溫度傳感器采用 DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20；采用 控制端 TTL 電平，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的開關(guān)，使用時(shí)完全可以用 NPN 型三極管接成電壓跟隨器的形式驅(qū)動(dòng) ；單片機(jī)所需要的 +5V工作電源是通過 220V 交流電壓通過變壓、整流、穩(wěn)壓、濾波得到。 主要功能特性： （ 1） 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) （ 2） 32 個(gè)雙向 I/O口 線 （ 3） 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 （ 4） 2 個(gè)串行中斷 口 （ 5） 2 個(gè)外部中斷源 （ 6） 2 個(gè)讀寫中斷口線 （ 7） 低功耗空閑和掉電模式 （ 8） 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次 )Flash ROM 圖 AT89S52 單片機(jī) （ 9） 256x8 bit 內(nèi)部 RAM 第 5 頁 （ 10） 時(shí)鐘頻率 024MHz （ 11） 可編程 UART 串行通道 （ 12） 共 6 個(gè)中斷源 （ 13） 3級(jí)加密位 （ 14） 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 。而在芯片外部 1XTAL 和 2XTAL 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 RST 上的電壓必須保證在斯密特觸發(fā)器的閥值電壓以 上足夠長時(shí)間，滿足復(fù)位操作的要求。 DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度的范圍為 55176。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換如下表 。一般的整流有全波整流、單相半流整流、橋式整流、及 第 9 頁 變 壓整流。 ～ 作為位控 第 10 頁 碼輸出，用 PNP 型三極管做驅(qū)動(dòng) 。系統(tǒng)由 PID 控制器和被控對(duì)象組成。 設(shè) u(k)為第 k 次采樣時(shí)刻控制器的輸出值，可得離散的 PID 算式 式中 ， 。采樣周期必須大于這一時(shí)間。初始化程序初值 021 ?? ?? nn ee 通過采樣并根據(jù)參數(shù) PK 、 DK 、 IK 以及 ne 、 1?ne 和2?ne 計(jì)算△ nu 。 雙精度運(yùn)算，為了保證運(yùn)算精度，把單字節(jié) 8 位輸入采樣值 nC 和給定值 nr 都變成雙字節(jié) 16 位進(jìn)行計(jì)算，最后將運(yùn)算結(jié)果取成高 8位有效值輸出。 從總體上來看，這次電路設(shè)計(jì)制作還是比較成