【正文】 圖 從本次的設(shè)計中明顯感到自己的不足，在做本次的課題中遇到了一些問題，比如在設(shè)計功率控制的過程中總是不能夠?qū)崿F(xiàn)將單片機(jī)的電壓控制在 5V，總是不停的波。等再次降至 ℃時又開始加熱這次溫度最高只升至 ℃，再自然降溫后低于 80℃后加熱，這次溫度最高知道了 81℃，然后可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的自整定過程結(jié)束，顯示屏顯示出此時的金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 6章 調(diào)試與結(jié)論 30 PID 的三個參數(shù)。 圖 自整定 LCD屏顯示 在剛開始的時候加熱的時間偏長，同時降溫的時間也偏長，最高溫度達(dá)到 87℃，隨著時間的推移（大約 15 分鐘左右）溫度開始降至 80℃左右，在降至 ℃時，可以發(fā)現(xiàn)水壺的電源顯示燈又開始亮了，證明此時又開始有功率的輸出。 圖 啟動時的 LCD屏 的顯示 然后通過 KEY2 鍵升高溫度，直到 LCD 顯示屏顯示 80℃后，在按 KEY1 鍵讓其進(jìn)行自整定， LCD 顯示屏能夠?qū)崟r的顯示當(dāng)前的水溫很 PID 自整定的參數(shù)與自整定所用的時間。 } } } } 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 6章 調(diào)試與結(jié)論 29 6 調(diào)試與結(jié)論 在完成硬件設(shè)計跟軟件后開始進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試結(jié)果如下。 } if( pid_con_counter pid_result) { ssr_con_1。 pid_con_counter++。//此時無功率的輸出 // } else if( pid_result == 100)//當(dāng) pid_result 的結(jié)果恒為 1 時全開 // { ssr_con_1。程序如下。 temp_pid =(int)((Proportion * Error) + (Integral * SumError) + (Derivative * 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 5 章 軟件部分設(shè)計 27 dError))。 // 當(dāng)前微分 PrevError = LastError。 ( Error (min_value_error) ))//只有在一定的溫差范圍內(nèi)才 pid 計算 // { SumError += Error。 // 給定值跟實時的溫度所得的偏差// if(( Error max_value_error ) amp。本課題進(jìn)行 PID不是直接在剛開始就直接進(jìn)行 ，而是當(dāng)實時溫度值跟給定值達(dá)到一定的偏差的時候開始進(jìn)行 PID 自整定，本課題的偏差范圍在 10攝氏度內(nèi)，開始進(jìn)行 PID 自整定程序如下。//四舍五入 // }//對數(shù)值進(jìn)行運算處理 得出實際溫度 // ? PID處理程序： 在本次的課題中，輸入的溫度跟給定的溫度進(jìn)行比較后得到的偏差通過 PID 后得到的PWM 波的脈寬。//這段公式 的效果是為了通過 AD算出此時的溫度 // } } if( k_j_temp )//大于最大溫度 按照最大溫度處理 // { k_j_temp =。 } } if( kk_index == 0 )//說明處于最低溫度下 { k_j_temp = k_value_buffer[0]。 i 10。 int i。 float get_k_j_abs_temp(int k_j_flag, int in_data)// k_j_flag_flag 為 1 是 K in_data 為輸入的具體 ad值 得到 K 的絕對溫度 // { float k_j_temp = 。 } } } } ? 溫度采集程序： 本次的課題采用的是 PT100 的溫度，該溫度傳感器有個重要的 特點，就是其阻值會隨著溫度的改變而改變，所以本次課題溫度的采集可以利用這一特性通過阻值的改變進(jìn)行溫度的實時監(jiān)控。//超長按 } 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 5 章 軟件部分設(shè)計 25 //else 后面的內(nèi)容就是長時間按鍵后， LCD 顯示屏上的溫度升高按單位為 1 攝氏度提升 // else { if( key_once_active_flag == 1 ) { key_once_active_flag = 0。//報警 delay_ms(50)。 delay_ms(50)。 ( key_perss_counter key_perss_long_long_max_num )) { key_temp = 11。 //下面的程序，是判定的如果通過按鍵所給的溫度超過量程的最大值，則系統(tǒng)將自己進(jìn)行保護(hù)的效果 // if(( key_perss_counter key_perss_long_max_num ) amp。 //先判定是否有按鍵，即流程圖的第一個判定框中的內(nèi)容 // if(!(key_1_status)) { //該階段只要是為了判斷按鍵的時間的長短，通過延時從而達(dá)到效果 // delay_ms(10)?？偝绦蛉缦?。其流程圖如圖 所示。該段程序?qū)崿F(xiàn)的是上面流程圖中的從開始到判定轉(zhuǎn)換是否完成的階段。 //Return ADC result return ((int)ADC_RES * 4) + ADC_LOW2 。= ~ADC_FLAG。 ADC_FLAG))。 _nop_()。 延時 //Must wait before inquiry _nop_()。 //ADC poweron and delay } //獲得一個 AD 的值 // int GetADCResult(uchar ch) 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 5 章 軟件部分設(shè)計 23 { ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START。 //Clear previous result ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL。 //Open 8 channels ADC function P1ASF = 0x01。程序如下。 } } 子程序流程圖 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 5 章 軟件部分設(shè)計 22 本系統(tǒng)子程序主要有 A/D 轉(zhuǎn)換程序、鍵盤掃描程序 ,溫度采集程序、 PID 處理程序、功率輸出程序。 display_pro()。 } while(1) { //調(diào)用鍵盤、 PID、顯示模塊 、 adc 子程序 的子程序 // key_pro()。 //pt100 溫度值進(jìn)行輸入 // dis_long_num(3,get_pt100_abs_temp(GetADCResult(0)) * )。 //初始化結(jié)束后開始啟動電源工作 // EA = 1。 LcmInit()。 InitADC()。 delay10us()。 void main(void) { delay_us(1000)。其系統(tǒng)主程序圖如圖 所示： 開 始系 統(tǒng) 初 始 化溫 度 測 量L C D 顯 示 屏顯 示按 鍵 掃 描是 否 有 按 鍵按 鍵 功 能處 理調(diào) 用 P I D 算法啟 動 功 率YN 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 5 章 軟件部分設(shè)計 21 在鍋爐恒溫控制系統(tǒng)中，主程序功能的目的是為了實現(xiàn)初始化，溫度的采集， A/D 轉(zhuǎn)換和溫度的顯示，將實時的溫度跟設(shè)定的溫度進(jìn)行 PID 自整定，時間比例輸出的結(jié)果控制雙向可控硅的導(dǎo)通跟閉合從而來控制功率的輸出。所以， D/A 轉(zhuǎn)換器擁有零階保持器的功用。假如想把控制量的增量給輸出，那使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)得有保持位置功能。 增量型算法的程序流程圖如圖 所示，這上面的歷史數(shù)據(jù)能保存，采用的是平移法，這在編程的時候，能接著使用下去，這樣能達(dá)到很好的效果：簡單、運算速度快等等。所以，第 k 個采樣時期的實際控制量如下 公式所示 )()1()( kukuku ???? （式 14） 但是在編程中，我們要把公式簡化，把公式 (13)改為 )2()1()()( 210 ?????? keqkeqkeqku （式 15） 上式公式中， ???????? ??? TTTTKq dip10 ； ?????? ??? TTKq dp 211 ； TTKq dp?1 。 (2)增量型算法 按照公式 (11)可以很容易的得到第（ k1）個采樣周期的控制量，即 ?????? ???????? ??? )]2()1([)()1()1(10 kekeTTjeTTkeKku dkjiP (式 12) 開始 設(shè)置各參數(shù) TTTK dip , 采樣輸入 )(),( kykr 計算 )()()( kykrke ?? 計算 )()( kukeK p ? )()()]1()([ kukukekeK i ???? )1()( ?? keke 輸出 )(ku 返回 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4 章 PID 算法控制設(shè)計 18 把公式 (11)和公式 (12)相減，那么能取得 第 k個采樣時候控制量的增量，即 )]2()1(2)([)()]1()([)]2()1(2)([)()1()()1(??????????????? ???????????kekekeKkeKkekeKkekekeTTkeTTkekeKkudiPdiP (式 13) 在上面的公式中， pK 是比例增益； iK 是積分系數(shù)， ipi TTKK /? ； dK 是微分系數(shù)，TTKK dpd /? 。相對應(yīng)的算法流程圖如圖 所示。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4 章 PID 算法控制設(shè)計 17 圖 位置型算法流程圖 (1)位置型算法 模擬調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)是具有連續(xù)性的動作，一切瞬時的輸出控制量 u 相對應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置。 想要完成理想的微分 dttde /)( 只用模擬調(diào)節(jié)器是比較困難的，但是采用計算機(jī)就能完成公式 (10)所表現(xiàn)的差分運算，所以我們把公式 (11)稱為理想微分?jǐn)?shù)字 PID控制器。 把公式 (9)以及公式 (10)寫入公式 (8)就能得到對應(yīng)的差分方程，如下公式 ?????? ????? ?? )]1()([)()()( 0 kekeTTjeTTkeKku dkjiP (式 11) 在上面公式中， )(ku 是第 k 個采樣時候的控制量。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4 章 PID 算法控制設(shè)計 16 2．?dāng)?shù)字 PID控制算法 過程控制在生產(chǎn)過程當(dāng)中，一般使用的 PID 控制，它所對應(yīng)的控制公式是 )11()( )( sTsTKsE sU dip ??? (式 7) 那么它的控制算法表達(dá)式為 ])()(1)([)( 0? ??? t diP dt tdeTdtteTteKtu (式 8) 在上面的公式中， )(tu 是控制量； )(te 是被控量與設(shè)定值 )(ty 的偏差。它們的關(guān)系為：變得越快，控制量越大，從而導(dǎo)致校正時反饋的量也會變得非常的大。如圖 所示是 PID 控制器對偏差階躍變化的響應(yīng)，這是一個很理想化的圖，在實際當(dāng)中很難實現(xiàn)，在偏差產(chǎn)生變化的一剎那就會有一個沖激式的瞬態(tài)響應(yīng)，那是微分控制作用產(chǎn)生的。但是為了能很好的控制，