【正文】 例系數(shù)； 為積分系數(shù)；11Tp?T 為采樣周期，T1 為積分時間系數(shù)；Kd=KpTd/T 為微分系數(shù)，Td 為微分時間系數(shù)。返回重新輸入 C值重裝初值 T1 定時u(k)為調(diào)節(jié)器第 k 次輸出，e(k)為第 k 次給定與反饋偏差。對于 PID 調(diào)節(jié)器，當偏差值輸出較大時，輸出值會很大，可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以在實際中，需要對調(diào)節(jié)器的輸出限幅 [13]，即當 u|u max 時，令 u=u max 或 u=u max，或根據(jù)具體情況確定。 圖 9 為 PID 控制流程圖。本設(shè)計中設(shè)定調(diào)節(jié)器輸出范圍為 0～200。開始給定值與采樣值偏差 e(k)△e(k)=e(k)e(k1) e(k1)=e(k)△D(k)=K1e(k)+Kp[e(k)e(k1)]+K D[e(k)2e(k1)+ e(k2) ]D(k)=△D(k) +D(k1)D(k 1)= D(k)D(k)輸出限幅輸出 D(k) 圖 9 PID 子程序 PID 參數(shù)的選擇方法 參數(shù)的選擇，要根據(jù)受控對象的具體特性和對控制系統(tǒng)的性能要求進行。工程上，一般要求整個閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，對給定量的變化能迅速響應(yīng)并平滑跟蹤，超調(diào)量?。辉诓煌蓴_作用下，能保證被控量在給定值；當環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時，整個系統(tǒng)能保持穩(wěn)定等。這些要求，對控制系統(tǒng)自身性能來說，有些是矛盾的。我們必須滿足主要的方面的要求，兼顧其他方面，適當?shù)卣壑蕴幚怼ID 控制器的參數(shù)整定，可以不依賴于受控對象的數(shù)學模型。工程上，PID 控制器的參數(shù)常常是通過實驗來確定，通過試湊，或者通過實驗經(jīng)驗公式來確定 [14]。實驗湊試法是通過閉環(huán)運行或模擬，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，然后根據(jù)各參數(shù)對系統(tǒng)的影響，反復湊試參數(shù)，直至出現(xiàn)滿意的響應(yīng)，從而確定 PID 控制參數(shù)。實驗湊試法的整定步驟為“先比例，再積分，最后微分”,（1）整定比例控制將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。（2）整定積分環(huán)節(jié)若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的 50～80％，再將積分時間置一個較大值，觀測響應(yīng)曲線。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復試湊，直至出現(xiàn)較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。（3）整定微分環(huán)節(jié)若經(jīng)過步驟（2） ，PI 控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動態(tài)過程不能令人滿意，則應(yīng)加入微分控制，構(gòu)成 PID 控制。先置微分時間 TD=0，逐漸加大 TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復試湊，直到獲得滿意的控制效果和 PID 控制參數(shù)。實驗經(jīng)驗法調(diào)整 PID 參數(shù)的方法中較常用的是擴充臨界比例度法,其最大的優(yōu)點是，參數(shù)的整定不依賴受控對象的數(shù)學模型，直接在現(xiàn)場整定、簡單易行。擴充比例度法適用于有自平衡特性的受控對象，是對連續(xù)時間 PID 控制器參數(shù)整返回定的臨界比例度法的擴充。擴充比例度法整定數(shù)字 PID 控制器參數(shù)的步驟是：（1）預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期 TS。一般說 TS 應(yīng)小于受控對象純延遲時間的十分之一。（2）用選定的 TS 使系統(tǒng)工作。這時去掉積分作用和微分作用，將控制選擇為純比例控制器，構(gòu)成閉環(huán)運行。逐漸減小比例度，即加大比例放大系數(shù) KP，直至系統(tǒng)對輸入的階躍信號的響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩（穩(wěn)定邊緣） ，將這時的比例放大系數(shù)記為 Kr,臨界振蕩周期記為 Tr。（3）選擇控制度?？刂贫?，就是以連續(xù)時間 PID 控制器為基準，將數(shù)字 PID 控制效果與之相比較。通常采用誤差平方積分作為控制效果的評價函數(shù)。定義控制度采樣周期 TS 的長短會影響采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng) 的品質(zhì)，同樣是最佳整定，采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)要低于連續(xù)時間控制系統(tǒng)。因而，控制度總是大于 1 的，而且控制度越大，相應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的品質(zhì)越差?？刂贫鹊倪x擇要從所設(shè)計的系統(tǒng)的控制品質(zhì)要求出發(fā)。（4） 確定參數(shù)。根據(jù)所選擇的控制度，得出數(shù)字 PID 中相應(yīng)的參數(shù) TS,KP,TI 和TD。（5）運行與修正。將求得的各參數(shù)值加入 PID 控制器,閉環(huán)運行,觀察控制效果,并作適當?shù)恼{(diào)整以獲得比較滿意的效果。 PID 控制評價PID 控制原理的優(yōu)點在于能夠在控制過程中根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的控制規(guī)律不停地自動調(diào)節(jié)控制量以使被控系統(tǒng)朝著設(shè)定的平衡狀態(tài)過度, 最后達到控制范圍精度內(nèi)的穩(wěn)定的動態(tài)平衡狀態(tài)。要使用好 PID 控制原理, 關(guān)鍵在于根據(jù)實際情況確定 PID 的各種參數(shù), 這項工作可能是費時的, 但做好了, 將會提高控制器的使用效果, 達到較高的控制精度, 是值得的。4 結(jié)論MSP430 單片機具有超低功耗的優(yōu)點，I/O 口達 48 個，內(nèi)部資源豐富，又 SPI、AD等模塊，都為實現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。開發(fā)環(huán)境友好、易用、方便，大大加快本系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)。PI 控制器根據(jù)溫度給定值和測量值之間的偏差調(diào)節(jié)，給出調(diào)節(jié)量，再通過單片機輸出 PWM 波，調(diào)節(jié)可控硅的觸發(fā)相位的相位角，以此來控制執(zhí)行部件的關(guān)斷和開啟時間，達到使溫度升高或降低的目的。隨后整個系統(tǒng)再通過檢測前一階段控制后的溫度，進行近一步的控制修正，最終實現(xiàn)預(yù)期的溫度監(jiān)控目的。本設(shè)計利用單片機低功耗、處理能力強的特點，使用單片機作為主控制器，對室內(nèi)環(huán)境溫度進行監(jiān)控。其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性較高、系統(tǒng)成本低。具有一定的實用價值和發(fā)展前景。參 考 文 獻[1] 趙麗娟，[J].機械制造，2022，44(1)[2] 單片機原理及應(yīng)用 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1997[3] 單片機實用技術(shù)講座(上)[J].電子世界，2022,（1）[4] [M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 1997 [5] 單片機實用技術(shù)講座（下）[J].電子世界，2022,（1）[6] [ M]. 北京：電子工業(yè)出版社，.[7] 汪吉鵬 ,馬云峰等. 微機原理與接口技術(shù) [M].北京:高等教育出版社,2022.[8] 賈東耀，[J]. 傳感器世界，2022（12）[9] 張開生， 單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].微計算機信息，2022，(7)[10] 黃賢武，鄭筱霞，[M]. 成都：電子科技大學出版社，.[11] 趙娜， MSP430 單片機的溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計[J].儀表技術(shù)與傳感器，2022， （8）[12] 沈建華，楊艷琴， 系列 16 位超低功耗單片機原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學出版社，[13] [M].北京:機械工業(yè)出版社，1994:9095 [14] [M].第 2 ：武漢理工大學出版社,2022.[15] 黃俊年，王立. 淺析 PID 控制原理及應(yīng)用[J].硅谷，2022（12）致 謝本設(shè)計能夠順利的完成得到了院系領(lǐng)導老師的大力支持和幫助，尤其是我的指導老師老師，在百忙之中抽出寶貴的時間，觀看、修改論文設(shè)計，仔細耐心為我指導,使設(shè)計得以順利的完成。在設(shè)計的同時，和同學們之間的相互探討也使我獲益匪淺。在此，對他們表示由衷的感謝！單片機技術(shù)在飛速發(fā)展，人們總是處在不斷學習階段，再加上我水平有限，所以本設(shè)計肯定存在許多不盡如人意的地方，歡迎廣大老師和同學批評指正。最后，要感謝汽車學院所有老師，他們精心的栽培為我以后的學習工作打下了堅實的基礎(chǔ)。2022 年 3 月 19