【正文】 過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。其優(yōu)點(diǎn)是算法簡單，魯棒性強(qiáng)，可靠性高，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性良好。PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：（1）比例環(huán)節(jié) 成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。單片機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量。在數(shù)字系統(tǒng)中，當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時(shí)，用求和代替積分，用差商代替微商，使PID算法離散化，將描述連續(xù)時(shí)間PID算法的微分方程變?yōu)槊枋鲭x散——時(shí)間PID算法的差分方程。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的是控制量的增量時(shí)，應(yīng)采用增量式PID控制。其常規(guī)增量式PID控制器離散形式為： u(k) =u(k－1)+kp[e(k)－e(k－1)]+kie(k)+kd[e(k)－2e(k－1)+e(k－2)] （34）式中 kp，ki，kd分別為比例、積分和微分系數(shù)。其大小通過比例系數(shù)kp調(diào)整，kp大時(shí)響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小，但易產(chǎn)生較大的超調(diào)或產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，而kp過小會(huì)使響應(yīng)速度緩慢，調(diào)節(jié)時(shí)間加長，調(diào)節(jié)精度降低。積分作用有利于用來消除靜差，提高控制精度，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性；但積分作用如果太強(qiáng)，會(huì)引起較大超調(diào)或振蕩，且在實(shí)際當(dāng)中會(huì)經(jīng)常碰到積分飽和現(xiàn)象。微分作用主要是用來產(chǎn)生超前的控制作用，減小超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間，使系統(tǒng)快速趨向穩(wěn)定，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。通過適當(dāng)調(diào)整配合kp，ki，kd這3個(gè)參數(shù)，可以使系統(tǒng)快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，獲得滿意控制效果。 專家PID控制原理專家PID控制方法實(shí)際上是根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值判斷被控對(duì)象的當(dāng)前情況，再由專家經(jīng)驗(yàn)來整定PID參數(shù)。令e(k)表示離散化的當(dāng)前采樣時(shí)刻的誤差值，e(k1)、e(k2)分別表示前一個(gè)和前兩個(gè)采樣時(shí)刻的誤差值，則有： Δe(k)=e(k)－e(k－1) （36） Δe(k－1)=e(k－1)－e(k－2) （37）根據(jù)誤差及其變化，可設(shè)計(jì)專家PID控制器，該控制器可以分為下述情況設(shè)計(jì)。無論誤差變化趨勢(shì)如何，都應(yīng)考慮控制器的輸出應(yīng)按最大（或最?。┹敵?，以達(dá)到迅速調(diào)整誤差，使誤差絕對(duì)值以最大的速度減小。（2）當(dāng)e(k),Δe(k)≥0時(shí)，說明誤差在朝絕對(duì)值增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化。（4）當(dāng)e(k),Δe(k)0,Δe(k),Δe(k－1)0時(shí)，說明誤差處于極值狀態(tài)。式中 em(k)——誤差e的第k個(gè)極值； u(k)——第k次控制器的輸出； u(k－1)——第k－1次控制器的輸出； k1——增益放大系數(shù)，k11； k2——抑制系數(shù)，0k21； M1，M2——為根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的誤差界限，M1M2； k——控制周期的序號(hào)（自然數(shù)）； ε——根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的小的正實(shí)數(shù)；當(dāng)系統(tǒng)采用上述控制策略后，系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，同時(shí)又可以保證較高的控制精度。 專家PID控制系統(tǒng)的主程序框圖 圖32 專家PID控制系統(tǒng)主程序系統(tǒng)框圖 軟件系統(tǒng)的主體程序流程圖如圖32。 數(shù)據(jù)采集及處理程序 信號(hào)處理電路的輸出是電壓，電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系折算成相對(duì)應(yīng)的溫度值用于顯示,采集程序主要實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)處理。首先是進(jìn)行軟件非線性校正，把輸入信號(hào)按照不同的溫度值劃分為不同段，再根據(jù)其所在的段分別乘以不同的補(bǔ)償系數(shù)，令其與理論值盡量接近，經(jīng)過非線性校正的數(shù)字，才被送去進(jìn)行顯示，比較用戶設(shè)定的控制值等等（2） 數(shù)據(jù)濾波系統(tǒng)工作現(xiàn)場可能具有直流電動(dòng)機(jī)、交流接觸器、靜電消除器、晶閘管整流電源和各種繼電器在運(yùn)行，它們產(chǎn)生多種脈沖干擾。為了克服以尖脈沖為主的干擾信號(hào)，需要通過防脈沖干擾平均值法的數(shù)字濾波計(jì)算程序進(jìn)一步削弱或?yàn)V除。方法的實(shí)質(zhì)，先用中值濾波原理除去尖脈沖干擾引起誤差的采樣數(shù)據(jù)，然后把剩下的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均。(3) 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理程序主要是將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波、數(shù)制的轉(zhuǎn)換、浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算。 專家PID算法程序設(shè)計(jì)中使用C語言，用一系列語句來描述控制規(guī)則。PID子程序框圖如圖34。數(shù)據(jù)檢測(cè)中才用AD590溫度傳感器進(jìn)行測(cè)溫，輸出控制中制冷電機(jī)上電運(yùn)行，采用PID算法控制雙向可控硅導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)恒溫控制，顯示部分采用串口控制，這樣可以節(jié)約單片機(jī)接口資源。從這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單片機(jī)更是如此，編寫程序的能力只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高。本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先我要感謝我的母校——河北科技師范學(xué)院，是她為我們提供了學(xué)習(xí)知識(shí)的土壤，使我們?cè)谶@里茁壯成長；其次我要感謝電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的老師們，他們不僅教會(huì)我們專業(yè)方面的知識(shí)，而且教會(huì)我們做人做事的道理；尤其要感謝在本次設(shè)計(jì)中給與我大力支持和幫助的劉士光老師，每有問題，老師總是耐心的解答，使我能夠充滿熱情的投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中去；最后還要感謝相關(guān)資料的編著者，感謝您們?yōu)槲覀兲峁┮粋€(gè)良好的環(huán)境，使本次設(shè)計(jì)圓滿完成。//PID參數(shù)uchar out。//參數(shù)uchar code tab[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xff,0xf6}。//模擬串口數(shù)據(jù)發(fā)送端sbit CLK=P3^1。sbit EOC=P1^0。sbit PWM=P1^3。/*send byte 顯示一位數(shù)碼管*/void sendbyte( uchar byte){ uchar num,c。 for(c=0。c++) { CLK=0。amp。 CLK=1。 }}/*延時(shí)50ms*/void delay_50ms(unsigned int t ){ unsigned int j。t0。j0。} }}/*延時(shí)函數(shù)303us*/void delay(uint a){ uint b。a0。b0。}/*數(shù)碼管顯示程序*/void display(){ unsigned char h。h10。 sendbyte(h)。 } h=0。 dec = (bcd amp。}/*模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序*/void ADC_7135() interrupt 1{ int a,b,c,d。 P1=0xff。 delay(1)。 delay(1)。 delay(1)。 } qian=aamp。0x0f。amp。 shi=camp。0x0f。amp。 ge=BCD( ge)。 bai=BCD( bai)。 s=ge+shi*10+bai*100+qian*1000。 e2=e1。e0=rpara[0]。ki=para[3]。 u=r+2*(ki*e0+kp*(e0e01)+kd*(e02*e1+e2))。 if(u255) u=255。 out=(uchar)para[7]。 } PWM=1。 PWM=0。 TH1=0x4c。 ta=ta+1。 if(ta39) { ta=0。 para[6]=abc。 para[0]=wendu。 sum=0。}/*主程序*/void main (void){ int i。 TMOD=0X11。 IE=0X9A。 EX0=1。 TH1=0X4C 。 TR1=1。 TL0=0X33。 // 8 ms for(。 while(keyx!=0){ keyx=0。 } keyproc()。 } display()。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)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。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。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。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。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)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。從這里走出，對(duì)我的人生來說，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。感謝老師四年來對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長的關(guān)心和愛護(hù)。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。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。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。在論文的撰寫過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，這里一并表示真誠的感