pid控制可調(diào)恒溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)word格式-資料下載頁
2024-11-29 06:10本頁面
【導(dǎo)讀】的恒溫檢測控制系統(tǒng)。硬件部分以AT89S52單片機(jī)作為微處理器，基礎(chǔ)電路包括。件部分主要對(duì)PID算法進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和編程。器、變送器通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器和執(zhí)。行機(jī)構(gòu)都不一樣。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。
【正文】 nInIPI eKeTTKP ?? )2()2(2121 ???? ?????? nnnDnnnDPD eeeKeeeTTKP 顯然， PID計(jì)算△ nu 只需要保留現(xiàn)時(shí)刻 ne 以及以前的 兩個(gè)偏差量 1?ne 和 2?ne 。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 。 根據(jù)輸出控制增量△ nu ，可求出本次控制輸出為 1?? nn uu +△ nu = DIPn PPPu ????1 由于電阻爐一般是屬于一階對(duì)象和滯后的一階對(duì)象，所以式中 PK 、 DK 、 IK的選擇取決于電阻爐的階躍響應(yīng)曲線和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，工程上已經(jīng)積累了 不少行之的參數(shù)整 定方法。本設(shè)計(jì)采用 ZieglerNichols 提出 的 PID 歸一調(diào)整法，調(diào)整參 數(shù)，主要是為了減少在線整定參數(shù)的數(shù)目，常常人為假定約束條件，以減少獨(dú)立變量的個(gè)數(shù)，令： UTT ? UI TT ? UD TT ? 式中 UT 稱為臨界周期。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)?？稍O(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)整子程序 ，通過鍵盤輸入改變 PK 值，改變運(yùn)行參數(shù)，使系統(tǒng)滿足要求。 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。 算式中的各項(xiàng)有正有負(fù)，以最高位作為符號(hào)位，最高位為 0 表示為正數(shù)，為 1表示負(fù)數(shù)。正負(fù)數(shù)都是補(bǔ)碼表示，最后的計(jì)算以原碼輸出。 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。 輸出 控制量 nu 的限幅處理。為了便于實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管的通斷處理， PID 的輸出現(xiàn)在在 0～ 250 之間。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。 表 參數(shù)內(nèi)存分配表 存儲(chǔ)單元 符號(hào) 說明 存儲(chǔ)單元 符號(hào) 說明 3FH nHu nu 高 8位 38H DLK IK 低 8位 30H nLu nu 低 8位 39H nHe ne 高 8位 31H nHr 給定值高 8位 3AH nLe ne 低 8位 32H nLr 給定值低 8位 3BH Hne1? 1?ne 高 8位 33H PHK PK 高 8位 3CH Lne1? 1?ne 低 8位 34H PLK PK 低 8位 3DH Hne2? 2?ne 高 8位 第 17 頁 35H IHK DK 高 8位 32EH Lne2? 2?ne 低 8位 36H ILK DK 低 8位 3FH IHP IP 高 8位 37H DHK IK 高 8位 40H ILP IP 低 8位 第 18 頁 圖 PID 計(jì)算程序的流程圖 根據(jù)流程圖對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，其設(shè)計(jì)思路如下： （ 1） 單片機(jī)接受來自鍵盤的初始設(shè)置并保存； （ 2） 定時(shí)對(duì)檢測裝置進(jìn)行信號(hào)回收 ； （ 3）把得到的實(shí)時(shí)溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較； （ 4）若實(shí)時(shí)溫度與預(yù)設(shè)溫度有差異則插 入控制程序?qū)訜幔ɡ鋮s）電路進(jìn)行控制，使實(shí)時(shí)溫度與預(yù)設(shè)溫度保持近似相等； （ 5）若實(shí)時(shí)溫度與預(yù)設(shè)溫度無差異（一定的范圍內(nèi)），則返回（ 2）繼續(xù)對(duì)實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行檢測監(jiān)控。 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。因此本設(shè)計(jì)做的是恒溫檢測 控制系統(tǒng)。通過理論分析表明， PID控制 能 較好地滿足了恒溫控制的各種要求，在這種理論指導(dǎo)下，采用 AT89S52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn) PID 控制，最終實(shí)現(xiàn)恒溫控制。 從總體上來看，這次電路設(shè)計(jì)制作還是比較成功的。通過本次的設(shè)計(jì)，我獲得了很多的體會(huì)。對(duì)于設(shè)計(jì)，思路是實(shí)施操作的 扎實(shí)基石，一個(gè)良好的設(shè)計(jì)思路，是 設(shè)計(jì) 的生命。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。因?yàn)榍捌诳此?緩 慢，實(shí)際上恰恰給后期的制作帶來很大的方便，效果往往是更節(jié)省了許多時(shí)間。 第 20 頁 6 參考文獻(xiàn) [1] 謝自美 . 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試 . 北京： 北京電子工業(yè)出版社 ， [2] 張毅剛 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 . 北京： 高等教育 出版社 ， [3] 胡壽松 . 自動(dòng)控制原理 （第四版） . 北京： 科學(xué) 出版社 ， [4] 康華光．電子技術(shù) 基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版） . 北京：高等教育出版社， [5] 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版） . 北京：高等教育出版社， 1999 .6 [6] 常健生 . 檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù) . 北京： 機(jī)械工業(yè) 出版社 ， [7] 姚燕南、薛均義．微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) . 北京：高等教育出版社，
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