基于pid算法的烤箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-閱讀頁
2025-07-07 18:07本頁面
【正文】 號提供一個(gè)輸入 /輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開 SSR 中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器” ，它動作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高；由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管，這使 SSR 的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用時(shí)可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。所謂“過零”是指，當(dāng)加入控制信號，交流電壓過零時(shí)，SSR 即為通態(tài)；而當(dāng)斷開控制信號后，SSR 要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)( 零電位 )時(shí)，SSR 才為斷態(tài)。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關(guān)器件雙向本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動作)而設(shè)計(jì)的，一般是用“RC”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。蜂鳴器的正極性的一端聯(lián)接到 5V 電源上面，另一端接到三極管的集電極，三極管的基極由單片機(jī)的 管腳來控制，當(dāng) 管腳為高時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。其電路圖如 所示： 報(bào)警電路本科生課程設(shè)計(jì)（論文）12第 4 章 軟件設(shè)計(jì) PID烤箱溫度控制系統(tǒng)流程圖烤箱溫度控制系統(tǒng)流程圖如圖 所示：圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13 推導(dǎo)控制算法 模擬 PID 控制圖如圖 所示：圖 模擬 PID控制圖1. PID 控制規(guī)律的離散化 PID 控制器是一種線性調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器是將系統(tǒng)的給定值 r 與實(shí)際輸出值 y 構(gòu)成的控制偏差 的比例（P） 、積分（I） 、微分（D） ，通過線性yrc??組合構(gòu)成控制量，所以簡稱 PID 控制器。其相應(yīng)傳遞函數(shù)為：ITDT （2） 、積分調(diào)節(jié)器和微分調(diào)節(jié)器的作用（1）比例調(diào)節(jié)器：比例調(diào)節(jié)器對偏差是即時(shí)反應(yīng)的，偏差一旦出現(xiàn)，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用，使輸出量朝著減小偏差的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù) 。加大比例系數(shù) 可以減小靜差，但是， 過大時(shí)，會使系統(tǒng)PPK的動態(tài)質(zhì)量變壞，引起輸出量振蕩，甚至導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)具有累積成分，只要偏差 不為零，它將通epKsTIpDp 對 象re yu?? ])()(1)([)(0dteTttKttIp??1)sKsGIp??本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14過累積作用影響控制量 ，從而減小偏差，直到偏差為零。增大 將減慢消除靜差的過程，但可減小超調(diào)，ITIT提高穩(wěn)定性。（3）比例積分微分調(diào)節(jié)器：為了加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，按偏差變化的趨向進(jìn)行控制，使偏差消滅在萌芽狀態(tài)，這就是微分調(diào)節(jié)的原理。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一種采樣控制系統(tǒng)，只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此，利用外接矩形法進(jìn)行數(shù)值積分，一階后向差分進(jìn)行數(shù)值微分，當(dāng)采樣周期為 T 時(shí)， （3）如果采樣周期足夠小，這種離散逼近相當(dāng)準(zhǔn)確?？梢钥闯?，按上式計(jì)算 時(shí)，輸出值與過去所有狀態(tài)有關(guān)。增量型控制算式具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 計(jì)算機(jī)只輸出控制增量，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化部分，因而誤動作影響小。1?ie2i 1?iu(3) 在進(jìn)行手動—自動切換時(shí)，控制量沖擊小，能夠較平滑地過渡；控制過程的計(jì)算機(jī)要求有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，用微型計(jì)算機(jī)作為數(shù)字控制器時(shí)，由于字長和運(yùn)算速度的限制，必須采用必要的方法來加快計(jì)算速度。)]([10????iDijIipi eTeKu )]2([ 2111 ??? ???? iiiDiIipiii eTeeKu本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15第 5章 PID 算法仿真 PID算法的響應(yīng)曲線根據(jù)式子 知道放大系數(shù) ，經(jīng)分析后硬件連接及響應(yīng)曲線圖如圖 所示：圖 硬件連接及響應(yīng)曲線圖??s20?K本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16根據(jù)響應(yīng)曲線得時(shí)間： ， 所以根據(jù) ， ，得 ， 。??D PID算法的仿真根據(jù) PID 算法的響應(yīng)曲線得出 ， ， ，??D算法的仿真硬件連接及仿真圖如圖 所示：圖 仿真硬件連接及仿真圖????????73./3564t????48.? ?T0K???00/./.KTKP???????????///I ???????? ??????0/.D????本科生課程設(shè)計(jì)（論文）17第 6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)通過對目前烤箱控制的發(fā)展趨勢和控制管理需求的分析，設(shè)計(jì)了基于 PID 算法的烤箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)從而達(dá)到控制烤箱的開啟和關(guān)閉的軟硬件組成，儀烤箱溫度采集實(shí)現(xiàn)自動控制，比單純的人員控制烤箱溫度更合理，更有效的降低烤箱的資源費(fèi)用，對傳統(tǒng)的不太科學(xué)的烤箱溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于各類烤箱管理具有重要的意義，也適用于各類辦公室的燈光控制。軟件設(shè)計(jì)上采用多任務(wù)形式對信號的采集、處理，達(dá)到最終控制烤箱溫度的目的。本次烤箱的溫度控制系統(tǒng)是以 AT89S52 為核心，采用軟件編程，通過對電爐電路通斷來控制烤箱的溫度。設(shè)計(jì)過程中需要查閱大量資料，了解 PID 算法的烤箱溫度控制，控制系統(tǒng)的組成硬件選擇，控制程序流程圖。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）18參考文獻(xiàn)[1] 周潤景 , PROTEUS 的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 [M]．北京:航空航天大學(xué)出版社,2022.[2] 王淑珍、王立萍 :單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].科學(xué)出版社，2022,2:64 ～67[3] PID 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]．電子自動化,1995,(3)：20～25[4] [M]. 北京：中國電力出版社 ,2022 年[5] 王忠飛 ,胥芳． MCS51 單片機(jī)原理及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2022[6] 趙娜,趙剛,于珍珠等 .基于 51 單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息,2022,12：146148[7] Microchip 24C01B/02B 8 位 PIC
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