【正文】 r = ppLastError。void xint0()。 //存放溫度值的低字節(jié)void DelayXus(int n){ while (n) { _nop_()。 DQ = 0。 //恢復(fù)數(shù)據(jù)線 DelayXus(1)。 unsigned char num=0。 //設(shè)備復(fù)位 DS18B20_WriteByte(0xCC)。 PutChar(8,0,((j)%100/10+48))。 PutChar(80,0,((low_time)%10+48))。j500。//定時器賦低8初值 , 12M晶振 cycle++。 // 誤差和 }。 // 當(dāng)前微分 ddError= Error2*ppLastError+ppPrevError。 } } else { low_time=0。amp。 return (ppProportion * Error+ ppIntegral * ppSumError + ppDerivative * dError)。 // 積分 unsigned int Derivative。 else if(counter=100) PWM=1。 if(time20) { ES=0。 //開定時器1 duty_cycle(j/10*10+count%10)。 //溫度顯示 shu1=j/100。 //設(shè)備復(fù)位 DS18B20_WriteByte(0xCC)。 SM1=1。 //延時等待 dat = 1。 BYTE dat = 0。BYTE TPH。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.[2] （第二版）[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002.[3] 趙春鋒, 孫興朋, 王東興. 基于MATLAB /Simu1ink下加熱爐傳遞函數(shù)的PID仿真試驗(yàn) [J].節(jié)能, 2009,4：2022.[4] 張?jiān)?張炎,趙延軍. 基于單片機(jī)和模糊控制的水溫自動控制系統(tǒng)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器, 2001,7：7172.[5]PID溫度控制[D].遼寧:渤海大學(xué),2010附1：整體電路圖：附2：實(shí)物圖附3：程序清單（忽略頭文件）：主程序：include void duty_cycle(unsigned int t)。}unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) { signed int dError,Error。b39。 return (ppProportion * Error+ ppIntegral * ppSumError + ppDerivative * dError)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也證實(shí)了我這一想法。開始Error=SetTemmSumError=SumError+ErrordError=ErrorLastErrorPrevError =LastErrorLastError = ErrorReturn Proportion * Error+ Integral * SumError+ Derivative * dError返回圖87 PID流程圖 中斷程序中斷程序中要完成兩方面的任務(wù)：其一是將溫度數(shù)據(jù)傳回電腦，其二是發(fā)出脈寬調(diào)制（PWM）信號發(fā)送出來。只有定時器工作十次，也就是cycle9時，才開始溫度的測量和溫度顯示。光耦元件隔離效應(yīng)好，無聲音，但是成本也較高。其測量溫度范圍為55℃～+125℃，在10℃~85℃范圍內(nèi)，℃。我們令溫度傳感器傳回的溫度與單片機(jī)內(nèi)部的溫度的設(shè)定至之差，通過PID相關(guān)算法運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成PWM波最為控制信號輸出，控制繼電器的開關(guān)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（加熱棒）為被控對象（水杯內(nèi)的水）加熱，改變水的溫度。r39。 e2(k)=rin(k)xm(k)。u_4=。 kp1=kp。error_1=error。)。y_2=y_1。for k=1:1:350 time(k)=k*ts。)。ki=。)%畫圖 PID參數(shù)計(jì)算首先用擴(kuò)充臨界比例度法來選定參數(shù)。u_4=u_3。u_6=0。針對這種問題，Smith提出采用人造模型的方法，構(gòu)造如圖23所示的控制系統(tǒng)：圖23 Smith預(yù)估控制系統(tǒng)五、仿真 位置式PID仿真 MATLAB仿真程序。由于計(jì)算機(jī)輸出的直接對應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，如果一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，的大幅度變化會引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的突變，在某些場合下，就可能造成重大生產(chǎn)是夠。硬件部分主要包括單片機(jī)、繼電器、溫度傳感器等部分。 2. 擴(kuò)充臨界比例度法這種方法是對連續(xù)系統(tǒng)臨界比例度法的擴(kuò)充。由于計(jì)算機(jī)軟件的靈活性，利用就算幾實(shí)現(xiàn)PID控制具有許多優(yōu)點(diǎn)，可以將PID算法修改得更為合理，得到許多考慮了實(shí)際要求的該井算法；同時對于參數(shù)的在線調(diào)整和修改更為方便，朝著更加靈活和智能化的方向發(fā)展。其具體控制電路可以采用模擬電路或計(jì)算機(jī)軟件方法來實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)功能。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。動態(tài)溫度跟蹤實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)是使被控對象的溫度值按預(yù)先設(shè)定好的曲線進(jìn)行變化。但是，它的不足也恰恰在于此，當(dāng)對象特性一旦發(fā)生改變，三個控制參數(shù)也必須相應(yīng)地跟著改變，否則其控制品質(zhì)就難以得到保證。本次實(shí)驗(yàn)用到的算法在算法選擇中會詳細(xì)介紹，在此不再贅述。然后逐漸減小比例度（)，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。能量平衡式： （32）式中：為水的質(zhì)量，為水的比熱。因?yàn)橐坏┯?jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，輸出控制指令為零時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如閥門的開度）仍可保持前一步的位置，不會給被控對象帶來較大的擾動。%傳遞函數(shù)dsys=c2d(sys,ts,39。error_1=0。y_2=y_1。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合試湊法確定PID參數(shù)，進(jìn)行Matlab仿真。 u=kp*error+kd*errord+ki*errori。u_2=0。Ki=。 error_2=error_1。令，可以達(dá)到系統(tǒng)無超調(diào)，無穩(wěn)態(tài)誤差的良好控制效果，如下圖所示：圖511 水溫控制系統(tǒng)PID 仿真曲線圖（Kp＝3，Ki＝，Kd＝） Simulink仿真 增量式PID的Simulink仿真圖如圖512所示：圖512 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 error_2 u_1 if u1==0 errori=0 error_1=0 error_2=0 u_1=0end ts=1。Tp=66。,tol1)。ei=0。ym_1=ym(k)。ylabel(39。單片機(jī)（STC12LE5A60S2）繼電器PWM加熱棒水杯溫度傳感器（DS18B20）LCD液晶屏~PC圖61 硬件結(jié)構(gòu)示意圖 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 我們利用軟件編程實(shí)現(xiàn)對于單片機(jī)的控制。可用數(shù)據(jù)線供電，供電電壓范圍+~；3) 可用數(shù)據(jù)線供電，供電電壓范圍+~；4) 測溫范圍:55℃~125℃。當(dāng)P1。根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)，每一次實(shí)驗(yàn)時間大約5min左右。因此我將PWM的信號周期分為100份，設(shè)計(jì)數(shù)器counter，當(dāng)counter=low_time時發(fā)低電平信號，為水加熱；其余部分為高電平，不加熱。 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)上面的仿真結(jié)果，PID三個參數(shù)分別取，,但是單片機(jī)的運(yùn)算空間有限，為節(jié)省空間，我們只取PID參數(shù)和溫度的整數(shù)部分進(jìn)行計(jì)算，因此令。 else { rout = PIDCalc ( amp。為改善此系統(tǒng)，我增大了比例環(huán)節(jié)，令。 ppLastError = Error。void xtimer0()。 _nop_()。 //開始時間片 DelayXus(1)。 //恢復(fù)延時 }}/****************中斷初始化*****************/void init(){ cycle=0。 x=0。 //跳過ROM命令 DS18B20_WriteByte(0xBE)。 PutChar(16,0,46)。 if(num=5amp。j++)。 time++。 struct PID spid。 ppPrevError = ppLastError。 }} 寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。 // Perform PID Interation // if(rout=100amp。 ppLastError = Error。 // 比例 unsigned int Integral。 } if(++counter=(low_time)) PWM=0。 i=low_time/10*16+low_time%10。 //定時器賦低8初值 , 12M晶振 TR0=1。 EA=1。 //溫度測量 DS18B20_Reset()。 SM0=0。 //開始時間片 DelayXus(1)。 }}/**************從DS18B20讀1字節(jié)數(shù)據(jù)******************/BYTE DS18B20_ReadByte(){ BYTE i。typedef unsigned char BYTE。 }}實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)際系統(tǒng)與仿真結(jié)果得到了很好的統(tǒng)一，在，時，系統(tǒng)能夠較快達(dá)到穩(wěn)定，無超調(diào)，無穩(wěn)態(tài)誤差，調(diào)節(jié)時間也較短，控制效果很好。 //Kd= = set。endplot(time,b,39。 ppLastError = Error。隨后,我又查閱了一下單片機(jī)的手冊，單片機(jī)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。利用該值計(jì)算低電平數(shù)，即加熱的時間。因此，我設(shè)了一個計(jì)數(shù)器cycle。目前常用的有繼電器和光耦元件。使用DS1SB20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按照題目要求，我們用單片機(jī)作為控制器，通過編程實(shí)現(xiàn)其對溫控控制系統(tǒng)的控制。,time,yout,39。 I=。u_3=。)。error_2=error_1。rin,yout39。 y_3=y_2。error_2=0。z39。kp=3。b39。u_5=u