【正文】 礎(chǔ)上加入微分調(diào)節(jié)，就構(gòu)成了比例積分微分調(diào)節(jié)器，其控制規(guī)律為 u=Kp（e+1/Ti∫t0edt+de/dtTd）+u0 （）式中Td為微分常數(shù)，Td越大微分作用越強(qiáng)。在PID三作用調(diào)節(jié)器中，微分調(diào)節(jié)主要用來(lái)加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)，克服振蕩。將P、I、D三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一起，既快速敏捷，又平穩(wěn)準(zhǔn)確，只要三者強(qiáng)度配合適當(dāng)，便可獲得滿意的調(diào)節(jié)效果。PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 D（S）=U（s）/E（s）=Kp+Kp/Ti?1/S+KpTd?s （）在工業(yè)過(guò)程控制中，模擬PID調(diào)節(jié)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等類型，PID調(diào)節(jié)規(guī)律用硬件實(shí)現(xiàn)。而在微機(jī)控制系統(tǒng)中采用數(shù)字控制器，即用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)PID控制，因此要將模擬PID調(diào)節(jié)器離散化為數(shù)字PID控制算法。數(shù)字PID控制算法，是立足于連續(xù)系統(tǒng)PID控制器的設(shè)計(jì)，然后用微機(jī)進(jìn)行數(shù)字模擬，這種方法稱為模擬化（連續(xù)化）設(shè)計(jì)方法。由于它要求較小的采樣周期，只能實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的控制算法。當(dāng)根據(jù)控制任務(wù)的要求，選擇較大的采樣周期或?qū)刂瀑|(zhì)量有較高的要求時(shí)，就不能采用數(shù)字控制器的模擬化的設(shè)計(jì)方法，而應(yīng)該選擇數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法。數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法也稱離散化設(shè)計(jì)方法，是Z平面上的設(shè)計(jì)方法，它根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，運(yùn)用離散控制理論，直接設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器。與模擬化設(shè)計(jì)方法相比更具有一般的意義，它完全是根據(jù)采樣系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析與綜合，并導(dǎo)出相應(yīng)的控制規(guī)律的。利用微機(jī)軟件的靈活性，就可以實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種控制規(guī)律。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID控制算法為了實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制生產(chǎn)過(guò)程變量，必須將式（）表示的模擬PID算式離散化，變?yōu)閿?shù)字PID算式，為此，在采樣周期T遠(yuǎn)小于信號(hào)變化周期時(shí)，作如下近似（T足夠小時(shí)，如下逼近相當(dāng)準(zhǔn)確，被控過(guò)程與連續(xù)系統(tǒng)十分接近）：u（t）≈u（k） e（t）≈e（k） （） ∫t0edt≈∑e(j)Δt=Tσe(j) de/dt≈[e(k)e(k1)]/Δt=[e(k)e(k1)]/T式中T為采樣周期，k為采樣序號(hào)，k=0，1，2，……j，……，k。將（）式代入（）式，于是有：u（k）=Kp{e（k）+T/TiΣe(j)+Td/T[e(k)e(k1)]}+u0 ()其中，u（k）為調(diào)節(jié)器第k次輸出值；e（k）、e（k1）分別為第k次，第k1次采樣時(shí)刻的偏差值。，u（k）是全量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如控制閥門的開度）一一對(duì)應(yīng)，所以稱之為位置型PID算法。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加項(xiàng)，因此輸出的控制量u（k）不僅與本次偏差有關(guān)，還與過(guò)去歷次采樣偏差有關(guān)，使得u（k）產(chǎn)生大幅度變化，這樣會(huì)引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。所以在實(shí)際中當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)值，而是其增量時(shí)，可采用增量型PID算法，現(xiàn)推導(dǎo)如下。由（）式可得出控制量的增量Δu(k)為Δu(k)=u(k)u(k1) =Kp{e(k)+T/TiΣe(j)+Td/T[e(k)e(k1)]}Kp{e(k1)+T/TiΣe(j)+Td/T[e(k1)e(k2)]} =Kp{e(k)e(k1)+T/Tie(k)+Td/T[e(k)2e(k1)+e(k2)]} ()令Ki=KpT/Ti,Kd=KpTd/T,則式（）可寫為Δu(k)=Kp[e(k)e(k1)]+Kie(k)+Kd[e(k)2e(k1)+e(k2)] ()為了更易于編程，可將式（）進(jìn)一步寫為Δu(k)=a0e(k)+a1e(k1)+a2e(k2) ()式中，a0=Kp+Ki+Kd a1=Kp2Kd a2=Kd當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置的功能的這類裝置時(shí)，一般均采用增量PID控制算法?！裎恢眯退闶矫看屋敵雠c整個(gè)過(guò)去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要用到過(guò)去偏差的累加值Σe(j)，容易產(chǎn)生較大的累積計(jì)算誤差；而在增量型算式中由于消去了積分項(xiàng)，從而可消除調(diào)節(jié)器的積分飽和，在精度不足時(shí)，計(jì)算誤差對(duì)控制量的影響較小，容易取得較好的控制效果?！駷閷?shí)現(xiàn)手動(dòng)——自動(dòng)無(wú)擾切換，在切換瞬時(shí)，計(jì)算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門開度u0，若采用增量型算法，其輸出對(duì)應(yīng)于閥門位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn)u0項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換?！癫捎迷隽啃退惴〞r(shí)所用的執(zhí)行器本身都具有寄存作用，所以即使計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，執(zhí)行器仍能保持在原位，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成惡劣的影響。正因?yàn)榫哂猩鲜鰞?yōu)點(diǎn)，在實(shí)際控制中，增量型算法要比位置式算法應(yīng)用更加廣泛。本文即采用增量型算法作為控制算法。第五章 軟件設(shè)計(jì) 應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)可靠的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得各項(xiàng)功能。應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，應(yīng)用系統(tǒng)軟件各不相同，但是一個(gè)優(yōu)秀的應(yīng)用軟件都應(yīng)具有下列特點(diǎn)：軟件結(jié)構(gòu)清晰，簡(jiǎn)潔，流程合理。各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化，便于調(diào)試，鏈接，又便于移植，修改。程序存儲(chǔ)區(qū)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)規(guī)劃合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志化管理，各功能程序運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行，要求設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移運(yùn)行，控制都可以通過(guò)狀態(tài)標(biāo)志條件來(lái)控制。經(jīng)過(guò)調(diào)試修改后的程序應(yīng)進(jìn)行規(guī)范，除去修改的痕跡，規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)全面軟件干擾設(shè)計(jì)，軟件干擾是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性的有力措施。1主程序流程圖二．中斷服務(wù)程序流程圖三. DS1820流程圖四．增量型PID算法程序流程圖 總結(jié)本系統(tǒng)充分發(fā)揮了單片機(jī)的功能, 以結(jié)構(gòu)緊湊的硬件和豐富的軟件實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)、計(jì)算、顯示、報(bào)警以及控制等多種功能。具有測(cè)溫速度快、精度高、溫度給定值設(shè)置方便, 并可根據(jù)實(shí)際測(cè)溫的需要靈活地改變控制方式等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，裝置的硬件電路和軟件具有一定的通用性, 為產(chǎn)品的系列化生產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件, 是一種較實(shí)用的工業(yè)控制裝置。本系統(tǒng)也適合于孵化室、溫室和發(fā)酵過(guò)程等的溫度監(jiān)控, 具有較好的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)[1]. 周家春 食品工藝學(xué) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[2]. 施仁、劉文江 自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制（第三版） 北京：電子工業(yè)出版社，[3]. 張毅剛 [4]. 于微波、林曉梅 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 吉林人民出版社 2002[5]. 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版） 北京：高等教育出版社，[6]. 童詩(shī)白、華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） 北京：高等教育出版社，2001畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過(guò)去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來(lái)最好的檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問(wèn)題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過(guò)的同學(xué)朋友對(duì)我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對(duì)我的關(guān)系和理解，如果沒有他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)生涯中的無(wú)私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無(wú)法順利完成今天的學(xué)業(yè)。致 謝四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無(wú)盡的難舍與眷戀。從這里走出，對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去?；厥姿哪辏〉昧诵┰S成績(jī)，生活中有快樂(lè)也有艱辛。感謝老師四年來(lái)對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過(guò)，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無(wú)私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來(lái)對(duì)我的撫養(yǎng)與培育。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師劉望蜀老師、和研究生助教吳子儀老師。是他們?cè)谖耶厴I(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，給了我很多解決問(wèn)題的思路，在此表示衷心的感激。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在論文的撰寫過(guò)程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感謝。44