基于PIC系列单片机的改进型PID控制器设计毕业论文
基于单片机的PID智能小车控制系统设计
基于单片机的PID智能小车控制系统设计摘要:本文基于单片机控制技术和PID控制原理,设计了一种智能小车控制系统,该系统能够实现小车的自主行驶和避障,达到了较高的控制精度和稳定性。
本文详细介绍了系统的硬件和软件架构,并进行了实验验证。
结果表明,该系统能够满足小车自主行驶和避障的要求,并且具有较高的控制精度和稳定性。
关键词:单片机,PID控制,智能小车,避障一、引言智能小车控制技术是近年来发展较快的一个研究领域,其应用涉及自动化、机器人、智能交通等众多领域。
PID控制作为一种经典的控制方式,其在工业自动化和机器人控制等领域得到了广泛应用。
本文基于单片机控制技术和PID控制原理,设计了一种智能小车控制系统,该系统能够实现小车的自主行驶和避障,达到了较高的控制精度和稳定性。
二、系统硬件架构本系统的硬件架构如图1所示。
系统主要由单片机、直流电机、红外线传感器、超声波传感器和电源等组成。
单片机采用ATmega328P作为控制核心,其主频为16MHz。
直流电机采用L298N驱动模块控制,可实现前进、后退、左转和右转等动作。
红外线传感器和超声波传感器用于感知小车周围环境并提供数据给单片机。
三、系统软件设计本系统的软件由三部分组成,分别是PID控制算法、避障算法和控制程序。
PID控制算法主要用于控制小车运动的轨迹和速度,保证小车的运动稳定。
避障算法用于检测小车周围的障碍物,并根据检测结果实现小车的避障。
控制程序用于实现PID控制算法和避障算法的协同工作。
四、实验验证为了验证该系统的控制效果,我们进行了一系列实验。
实验结果表明,该系统能够实现小车的自主行驶和避障功能,具有较高的控制精度和稳定性。
五、结论本文基于单片机控制技术和PID控制原理,设计了一种智能小车控制系统,该系统能够实现小车的自主行驶和避障,达到了较高的控制精度和稳定性。
实验结果表明,该系统能够满足小车自主行驶和避障的要求,并且具有较高的控制精度和稳定性。
基于单片机的pid温度控制系统设计
一、概述单片机PID温度控制系统是一种利用单片机对温度进行控制的智能系统。
在工业和日常生活中,温度控制是非常重要的,可以用来控制加热、冷却等过程。
PID控制器是一种利用比例、积分、微分三个调节参数来控制系统的控制器,它具有稳定性好、调节快等优点。
本文将介绍基于单片机的PID温度控制系统设计的相关原理、硬件设计、软件设计等内容。
二、基本原理1. PID控制器原理PID控制器是一种以比例、积分、微分三个控制参数为基础的控制系统。
比例项负责根据误差大小来控制输出;积分项用来修正系统长期稳态误差;微分项主要用来抑制系统的瞬时波动。
PID控制器将这三个项进行线性组合,通过调节比例、积分、微分这三个参数来实现对系统的控制。
2. 温度传感器原理温度传感器是将温度变化转化为电信号输出的器件。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、半导体温度传感器等。
在温度控制系统中,温度传感器负责将环境温度转化为电信号,以便控制系统进行监测和调节。
三、硬件设计1. 单片机选择单片机是整个温度控制系统的核心部件。
在设计单片机PID温度控制系统时,需要选择合适的单片机。
常见的单片机有STC89C52、AT89S52等,选型时需要考虑单片机的性能、价格、外设接口等因素。
2. 温度传感器接口设计温度传感器与单片机之间需要进行接口设计。
常见的温度传感器接口有模拟接口和数字接口两种。
模拟接口需要通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号,而数字接口则可以直接将数字信号输入到单片机中。
3. 输出控制接口设计温度控制系统通常需要通过继电器、半导体元件等控制输出。
在硬件设计中,需要考虑输出接口的类型、电流、电压等参数,以及单片机与输出接口的连接方式。
四、软件设计1. PID算法实现在单片机中,需要通过程序实现PID控制算法。
常见的PID算法包括位置式PID和增量式PID。
在设计时需要考虑控制周期、控制精度等因素。
2. 温度采集和显示单片机需要通过程序对温度传感器进行数据采集,然后进行数据处理和显示。
基于单片机的PID控制器毕业设计
基于单片机的PID控制器毕业设计1 绪论1.1 概述目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
同时,控制理论的发展主要经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口这几个部分。
控制器的输出经过输出接口、执行机构,加到被控系统上;控制系统的被控量,经过传感器,变送器,通过输入接口送到控制器。
不同的控制系统,它们的传感器、变送器、执行机构都是不一样的。
比如压力控制系统要采用压力传感器。
电加热控制系统的传感器是温度传感器。
目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。
PID控制是最实用化的控制方式,指的是一项流行的线性控制策略,它是对偏差信号e(t)进行比例、积分、微分运算变换后形成的一种控制规律,基本思想是“利用偏差、消除偏差”。
PID控制被证明是一种非常好的控制模式。
它的产品已经在工程实际中得到了广泛的应用,很多大公司都开发了具有PID参数自整定功能的智能控制器。
PID控制器至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或者当使用者得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术很难采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时用PID控制技术是最方便的。
即使当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来得到系统参数时,最适合用的也是PID控制技术。
基于单片机的PID温度控制器研究【文献综述】
毕业设计文献综述电气工程与自动化基于单片机的PID温度控制器研究摘要:在现代工业生产的许多环节中,温度是非常重要的一个指标。
随着控制理论和电子技术的发展,温度控制器的适应能力增强和高智能化正逐步成为现实。
其中以单片机为核心的数字控制器以其体积小、成本低、功能强而得到广泛应用。
本文主要研究在过程控制中得到广泛应用的PID控制在单片机温度控制系统中的作用。
该温度控制系统是一个典型的闭环反馈调节系统,采用一种新型的数字温度传感器(DS18B20),不需复杂的信号处理电路和A/D转换电路就能直接与单片机完成数据采集和处理,并将所得的温度值与设定温度值相比较得到偏差。
通过对偏差信号的处理获得控制信号,采用PWM调节加热器的通断,从而实现对电热壶水温度的显示和控制。
本文主要介绍了电热壶水温控制系统的工作原理和设计方法,论文主要由三部分构成。
①系统整体方案设计。
②硬件设计,主要包括温度检测电路、显示电路、键盘输入电路和控制电路等。
③系统软件设计,软件的设计采用模块化设计,主要包括温度采集模块、显示模块、键盘模块、控制模块和报警模块。
关键词:单片机;温度传感器;PID控制1.课题研究的目的及意义在现代工业生产中,电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
温度作为一个基本物理量,与人们的生产生活密切相关。
在工业生产过程中,温度作为一种常用的被控参数,在许多生产过程中都需要我们对温度参数进行检测控制。
例如:在化工生产、电力工程、冶金工业、造纸行业、食品加工和机械制造等领域中,人们都需要对各类加热炉、反应炉、热处理炉和锅炉中的温度进行检测控制。
通常的温度控制都采用偏差控制法。
偏差控制的原理是求出实测值对所需值的偏差量,然后通过对偏差量处理获得控制信号去调节加热器的功率,以实现对温度的控制。
通常,对偏差进行比例、积分和微分控制称为PID控制,是一种应用较为广泛的控制形式。
本课题是结合生产实际的科研工作,以单片机为核心,运用PID算法对温度进行控制,以达到较好的控制效果。
基于PIC单片机的步进电机控制器设计
摘要本文介绍了PIC单片机和步进电机的结构、工作原理以及指标参数,采用PIC系列单片机作为步进电机控制系统的核心,实现了软件与硬件相结合的控制方法。
硬件结构包括LCD显示电路、电机驱动电路、电源电路、键盘接口电路等等。
软件均采用模块化设计,通过调用一系列子程序,像中断程序、显示程序、键盘扫描程序、电机驱动程序等实现步进电机的转速和角度的精确控制。
采用单极性驱动电路对小功率步进电机进行驱动,电路简单,实用性好。
用LCD显示屏对步进电机的预设工作状态进行动态显示,直观、明了。
本文给出了系统设计的硬件原理图、编程流程图和软件程序。
关键字:PIC单片机步进电机硬件接口电路模块化程序AbstractThis paper describes the structure, working principle ,parameters and indicators of PIC microcontroller and stepper motor , uses a PIC MCU as the core of stepper motor control system, and a control method of combination of software and hardware is realized.The hardware structure includes LCD display circuit,motor drive circuit,The power supply circuit,Keyboard interface circuits and so on . The software adopts modular design, by calling a series of subroutines, like interrupt program, display program, keyboard scanning procedure, motor driver program to achieve the control of the speed and angle of the stepper motor. Unipolar drive circuit is used for driving low-power stepper motor, which is simple and really functional.LCD is used for dynamic displaying intuitively and clearly the state of the stepper motor.This paper presents the hardware schematics design of the system, programming flowcharts and software programs.Key words: PIC Microcomputer;Stepping Motor;Hardware Interface Circuit ;Modular Program;目录摘要 (I)Abstract (II)绪论................................................ 错误!未定义书签。
基于PIC单片机的空调控制板剖析及改进
基于PIC单片机的空调控制板剖析及改进随着科技的发展,人们对于生活质量要求日益提高,空调作为现代家居必备的电器之一,也随之不断地得到优化和升级。
基于PIC单片机的空调控制板,作为空调的关键控制部件,发挥着至关重要的作用。
本文将对基于PIC单片机的空调控制板进行剖析,并提出改进方案。
一、基于PIC单片机的空调控制板剖析1. 控制器基于PIC单片机的空调控制板,其核心部分是PIC单片机,可通过编程实现对空调的全面控制。
控制器通过读取温度传感器的信号,并与预设的温度进行比较,从而控制空调内部的制冷制热设备以维持恒定的温度。
2. 开关电路该部分主要由继电器、三极管及电容器等元件组成。
当温度信号通过控制器传递后,控制器会对继电器进行控制,使其闭合或断开,从而控制空调的制冷或制热状态。
3. 显示屏基于PIC单片机的空调控制板一般都是使用LED数码管作为显示器,可以显示当前的温度、设定温度、工作状态等信息,使用户可以直观地了解当前的工作状态。
二、改进方案1. 增加通讯模块现在的空调控制板中,一般只具备控制空调的基本功能,但无法实现与其他智能家居设备的联动。
因此,我们可以在原有控制板的基础上,增加通讯模块,实现与其他智能家居设备的联动,如语音控制、手机APP控制等功能。
2. 优化控制算法目前,空调控制板的制冷制热设备控制策略主要是基于离散控制的思想,即当室内温度高于设定温度时,空调就开始制冷,反之亦然。
这种策略虽然简单易行,但只能实现简单的温度调节,无法适应不同房间的复杂温度环境。
因此,我们可以探索更加高级、更加智能的PID控制算法,以实现更加精准的温度控制。
3. 增加智能调度功能当前的空调控制板只能实现简单的温度控制,如何更好地满足用户的舒适需求,提高能源利用效率,是我们需要思考的问题。
我们可以增加智能调度功能,根据室内外环境和使用习惯,预测用户的用气需求,并在合适的时间点启动或关闭空调,以达到节能、舒适的效果。
基于单片机的pid控制器设计论文毕设论文
中国矿业大学徐海学院本科生毕业论文学院:徐海学院专业:自动化论文题目:基于单片机的PID控制器设计中国矿业大学徐海学院毕业论文任务书任务下达日期:2011年12月14日毕业论文日期: 2011年12月20日至2012年6月5日毕业论文题目:基于单片机的PID控制器设计毕业论文专题题目:毕业论文主要内容和要求:1、基于单片机的PID控制器整体方案设计2、硬件电路设计,包括电源、显示、按键、A/D、D/A转换等外围电路设计3、软件设计,包括参数设置程序、显示程序、按键程序、PID算法程序等4、应用PROTEUS、Keil C51软件进行设计及仿真指导教师签字:郑重声明本人所呈交的毕业论文,是在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。
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尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
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本人签名:日期:指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:指导教师签字:年月日评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;④工作量的大小;⑤取得的主要成果及创新点;⑥写作的规范程度;⑦总体评价及建议成绩;⑧存在问题;⑨是否同意答辩等):成绩:评阅教师签字:年月日中国矿业大学徐海学院毕业论文答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩:答辩委员会主任签字:年月日学院领导小组综合评定成绩:学院领导小组负责人:年月日摘要现代工业生产中,随着生产规模的不断壮大,人们对产品质量的要求日益提高,以及现代环境的复杂化,使工业过程控制系统已成为生产中必不可少的设备。
PID温度控制器的设计
1
(1)在对温度控制发展现状、系统控制要求进行研究的基础上,选择了整个控制系统的控制方案;
(2)完成系统的硬件设计,包括采样电路、A/D转换电路、主控制电路、保护电路等等的设计;
(3)完成该系统的软件设计,包括主程序模块、控制运算模块、数据输入输出及处理模块等一些子功能模块的设计;
1.
采用PID控制原理研制成适合用于小功率器件的温度控制器,该控制器能达到很好的控制效果,若精心选择PID的各种参数,温度控制的精度可以达到0.05℃,完全可以保证器件的正常工作。在一定的控制系统中,首先将需要控制的被测参数(温度)由传感器转换成一定的信号后再与预先设定的值进行比较,把比较得到的差值信号经过一定规律的计算后得到相应的控制值,将控制量送给控制系统进行相应的控制,不停地进行上述工作,从而达到自动调节的目的。PID是目前广泛使用的控制方法,其控制规律的数学模型为:
实现PID控制原理的具体方法因系统的不同而不同。在我们的系统中,采用了增量式计算方法,而控制量的输出则采用了位置式的输出形式。在数值控制系统中,其控制规律的数学模型演化为:
其中:T为采集周期;ei、ei-1、ei-2为此时刻、前一时刻、再前一时刻的差值信号。这种方法的好处在于只需保持前三时刻的差值信号,同时输出控制量的初始设定值不必准确,就能较快地进入稳定控制过程。
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
(完整版)基于单片机的PID温度控制毕业设计论文
前言温度是表征物体冷热程度的物理量。
在很多生产过程中,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。
因此,温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。
单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命,自动化、智能化均离不开单片机的应用。
将单片机控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象,同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。
现代自动控制越来越朝着智能化发展,在很多自动控制系统中都用到了工控机,小型机、甚至是巨型机处理机等,当然这些处理机有一个很大的特点,那就是很高的运行速度,很大的内存,大量的数据存储器。
但随之而来的是巨额的成本。
在很多的小型系统中,处理机的成本占了系统成本的比例高达20%,而对于这些小型的系统来说,配置一个如此高速的处理机没有任何必要,因为这些小系统追求经济效益,而不是最在乎系统的快速性,所以用成本低廉的单片机控制小型的,而又不是很复杂,不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。
随着电子技术以及应用需求的发展,单片机技术得到了迅速的发展,在高集成度,高速度,低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。
现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测,而且可以很容易地做到多点的温度检测,如果对此原理图稍加改进,还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。
1绪论1.1研究的目的和意义温度是工业生产中主要被控参数之一,温度控制自然是生产的重要控制过程。
工业生产中温度很难控制,对于要求严格的的场合,温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率,降低生产效益。
这就需要设计一个良好温度控制器,随时向用户显示温度,而且能够较好控制。
单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力,结合PID,程序控制可大大提高控制效力,提高生产效益[9]。
毕业论文-基于PIC系列单片机的改进型PID控制器设计
本科毕业论文(设计)论文(设计)题目:基于PIC系列单片机的改进型PID控制器设计学院:电气工程学院_专业:自动化班级:***学号:***学生姓名:***指导教师:***贵州大学本科毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均以明确注明出处。
特此声明。
论文(设计)作者签名:日期:目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2选题背景 (1)1.3 PID控制概况 (1)1.3.1发展现状 (1)1.3.2 PID技术的不足 (2)1.3.3 PID未来发展趋势 (3)1.4设计的目的、意义和设计内容 (3)1.5课题整体方案 (3)第二章PID控制器 (5)2.1 PID控制原理 (5)2.2积分分离PID控制器 (6)2.3 PID整定方法 (8)2.3.1工程整定法 (9)2.3.2经验法 (12)第三章积分分离PID控制在MATLAB上的实现 (14)3.1 MATLAB简介 (14)3.2 积分分离PID控制器的M文件仿真 (14)3.3 积分分离PID控制器的simulink仿真 (18)第四章硬件选型及电路 (20)4.1设备选型 (20)4.1.1 PIC单片机PIC16F877A (20)4.1.2 温度传感器DS18B20 (21)4.1.3 显示器LCD1602 (22)4.1.4 单总线技术 (23)4.2硬件电路 (23)4.2.1最小系统 (23)4.2.2加热模块 (24)4.2.3数据采集电路 (25)4.2.4显示模块 (25)4.2.5键盘输入模块 (26)4.2.6电源模块 (26)第五章软件设计 (28)5.1程序流程图 (28)5.1.1 主程序流程图 (28)5.1.2 DS18B20温度采集程序流程图 (29)5.1.3 PID控制程序流程图 (30)5.1.4 键盘输入子程序 (31)5.1.5 LCD显示子程序 (32)第六章结论 (33)参考文献 (33)致谢 (35)附录1:PID仿真程序 (36)附录2:单片机仿真程序 (39)原理图及程序流程图见大图基于PIC系列单片机的改进型PID控制器设计摘要在工业控制中,按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID 调节器现在得到广泛的应用。
基于PIC单片机电动机智能软起动控制器设计【毕业作品】
B I YE SHE JI(20届)基于PIC单片机电动机智能软起动控制器设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要摘要本设计是一个电动机软启动控制系统,对电动机的启动进行控制,使大容量电动机的启动电压从某一值逐步升高,以减少电动机的启动电流,从而保护电机和周边的用电设备。
在大型电动机的启动过程中,往往会存在很大的冲击电流,污染电网,损坏电机绕组。
针对此,需要对大中型异步电机在启动时的冲击电流问题及各类降压启动的方式进行分析研究。
引出启动装置软启动器的原理、功能和特点,以及针对软启动出现的问题提出改进意见和观点,对于完善软启动器在控制功能和普及应用起到探讨作用。
由于现代技术快速的发展,智能方式的软启动器得到人们广泛应用。
智能的软起动器是一种用来控制异步电动机的新设备,它集成了电动的机软启动、软停车和轻载节能,还有多种保护功能为一起电动机控制装置,在国外把它称为Soft Starter。
它不仅实现了在整个起动过程中无冲击而平滑的启动电机,而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的参数,如限流值、起动时间等。
设计的电机软启动控制器是专为中高压三相交流电机降低启动电流而它在大功率电机启动过程中,通过控制电机的电流,避免直接启动中启动电流和冲击力对电机自身、电机负载、电网以及同电网其他设备造成的影响和损害,提高电网的工作效率,从而达到启动和保护设备的作用。
关键词:电动机,软启动,单片机IAbstractThe design is an electric motor soft start control systems, control the motor starting, the start of large-capacity motor voltage is gradually increased from a value, in order to reduce the starting current of the motor, thereby protecting the motor and the surrounding electrical equipment.Large motor starting process, often there will be a great impact on current, the grid of pollution, damage to the motor windings. For this, the need for large and medium-sized induction motor during start-up the impact of current problems and various buck starts were analyzed. Leads to the boot device soft-start principle, functions and features, as well as for the soft-start problems and suggest improvements and point of view, to explore the role play to improve the soft-start control functions and wider application of.Due to the rapid development of modern technology, the soft-start of the smart way people widely used. Intelligent soft starter is used to control asynchronous motors of the new equipment, which integrates the electric machine soft start, soft stop and light-load energy-saving, there are a variety of protection functions with the motor control device, it said in a foreign country the Soft the Starter. It is not only in the entire starting process no impact on the smooth start the motor, and can be adjusted according to the characteristics of motor loads during startup parameters, such as current limit and start-up time.Design of motor soft-start controller is designed for medium and high voltage three-phase AC motor to reduce the starting current in the high-power motor to start the process by controlling the motor current, to avoid direct start to start the current and the impact on the motor itself, the motor load , power grids, and other devices of the same power grid caused by the impact and damage, to improve the work efficiency of the grid, so as to achieve the role of start-up and protection equipment. Keywords: motor, soft start, SCMII目录摘要 (I)ABSTRACT...................................................................................................................... I I 目录 (III)第一章绪论 .................................................................................................................- 1 - 1.1课题研究的目的意义. (1)1.2软启动的发展现状 (2)1.3设计内容和技术要求 (3)1.3.1系统的硬件设计模块.................................................................................- 3 -1.3.2系统的软件设计模块.................................................................................- 3 -1.3.3主要设计的技术指标与参数 ....................................................................- 4 - 1.4实现的功能 .. (4)第二章课题的关键技术 ............................................................................................- 5 - 2.1软启动器的工作原理. (5)2.2软启动器启动方式 (5)2.3PID控制 (7)2.4PWM输出 (8)第三章系统硬件的设计 ........................................................................................- 10 - 3.1PIC16F916芯片 (10)3.1.1 PIC16F916单片机简介 ...........................................................................- 10 -3.1.2 引脚功能...................................................................................................- 12 - 3.2电流检测电路设计 (13)3.3缺相检测 (13)3.3.1光电耦合器 ...............................................................................................- 13 -3.3.2 缺相检测电路 ..........................................................................................- 14 - 3.4显示电路 . (14)3.5键盘电路 (16)3.6继电器电路 (18)III3.6.1 旁路继电器 ..............................................................................................- 18 -3.6.2 远程继电器 ..............................................................................................- 19 - 3.7电源设计 . (19)3.8通讯电路设计 (20)3.8.1 RS485通讯协议 .......................................................................................- 20 -3.8.2 MAX485 ....................................................................................................- 22 - 第四章软件设计.....................................................................................................- 23 - 4.1资源分配 . (23)4.2系统初始化 (23)4.3系统主流程图 (24)4.4子流程图 (26)4.4.1 显示模块流程图......................................................................................- 26 -4.4.2 串行通讯流程图......................................................................................- 26 -4.4.3 初始化流程图 ..........................................................................................- 27 -4.4.4 键盘扫描流程图......................................................................................- 27 - 第五章误差分析.......................................................................................................- 29 - 5.1软启动器的常见故障.. (29)5.2误差分析 (29)总结............................................................................................................................- 31 - 致谢............................................................................................................................- 32 - 参考文献 .....................................................................................................................- 33 -IV第一章绪论1.1 课题研究的目的意义电动机在起动的时候电流高达额定电流的5~8倍,这样就对电网造成较大干扰,尤其在工业领域中的重载起动,有时可能对设备安全构成严重威胁。
基于PIC单片机的A_D变换器的设计与实现
-27-/2012.09/基于PIC单片机的A/D变换器的设计与实现桂林电子科技大学信息科技学院 覃 琴【摘要】本文介绍了以PIC16F88单片机实现A/D转换的技术和方法,详细讨论了测量原理和参数设置,并给出了应用实例和软件流程、程序清单。
【关键词】A/D转换;单片机一、引言PIC单片机是美国的微芯公司生产的超小型单片机和微型控制器,是Peripheral Interface Controller的简称。
基于PIC单片机的设计,使用AD转换的功能,可以把模拟数据量转换成数字量数据,并可直接读取该数据量的值。
本设计适合直流5V以下的信号从模拟端口输入。
本文以PIC16F88为例,来解说A/D转换的方法。
A/D转换,PIC内部的小电容(CHOLD)充电,在这之后,因为要执行一个存储电荷测定的步骤,所以需要等待一段时间,对于10bit的A/D转换的PIC,充电时间约20μs,再加上测定时间约20μs,合计需要40μs的时间。
二、寄存器现在以PIC16F88为例,解说基于PIC的A/D转换的使用方法,首先说明一下与A/D转换相关的寄存器。
(1)ANSEL:对应的端口模拟量还是数字量的指定..ANS6ANS5ANS4ANS3ANS2ANS1ANS0ANS<6:0>对应着PIC16F88的AN0-AN6(RA0-RA6),置1表示该端口为模拟量,置0表示该端口为数字量。
但是TRIS(I/O口的方向控制寄存器)没有设置成功的话,该端口也是不能输入模拟量的。
(2)ADCON0/1:A/D转换控制寄存器ADCON0:AD转换控制寄存器0ADCS1ADCS0CHS2CHS1CHS0GO/DONE ..ADONADCON1:AD转换控制寄存器1ADFM ADCS2VCFG1VCFG0........ADCS<2:0>分别在两个寄存器中,操作起来有一些麻烦,因为ADCS2是后面补充的,这3个位的ADCS是用来决定A/D变换的时钟的。
基于PIC单片机的A/D变换器的设计与实现
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构就是 将 原来各 个层 次模 糊 的功能 区分清 晰 化 ,不 同层 次之 间各 司其 职 ,有利 于管 理和 维护 ,这 种简 单化 的架构 使得 网络 有更 高 的
效率 。
道 。C S3 组合 起来对 应选 择 的端 口: H 位
pics补偿器与pid控制器设计方法及装置
文章标题:深度解析pics补偿器与pid控制器设计方法及装置在工程控制系统中,pics补偿器和pid控制器是两种常见的控制方法和装置。
它们在工业生产、自动化设备和机械控制等领域起着至关重要的作用。
本文将从深度和广度的角度对pics补偿器与pid控制器的设计方法及装置进行全面评估,并探讨它们在实际应用中的价值和意义。
1. pics补偿器与pid控制器简介pics补偿器是一种用于系统稳定性和响应速度优化的控制装置,它通过校正系统的相位和增益来改善系统的稳定性和性能。
相比之下,pid 控制器则是一种经典的反馈控制装置,它通过比例、积分和微分三个参数来调节控制系统的输出,使系统的实际输出值能够快速并精确地达到期望值。
2. pics补偿器与pid控制器设计方法在设计pics补偿器时,首先需要对待控制系统进行频域分析,确定系统的传递函数和稳定性边界。
然后可以根据系统的频率特性和阶跃响应特性来选择合适的pics补偿器类型和参数。
而在设计pid控制器时,则需要通过系统的开环频率响应和临界阻尼特性来确定pid参数的取值范围,然后再结合实际控制系统的特性来调整参数,以获得最佳的控制效果。
3. pics补偿器与pid控制器装置的实际应用在工业自动化领域,pics补偿器通常被应用于高阶、复杂系统的控制和稳定性调节中,如电力系统、飞行控制系统等;而pid控制器则广泛应用于温度控制、流量控制、速度调节等各种基础性控制场景中。
在实际应用中,pics补偿器和pid控制器往往需要结合使用,以实现系统的高性能和高稳定性。
4. 从个人角度看pics补偿器与pid控制器的价值在我看来,pics补偿器和pid控制器作为控制系统的重要组成部分,不仅可以优化系统的动态特性和稳定性,还可以提高系统的控制精度和响应速度。
通过合理的设计和布置,pics补偿器与pid控制器能够在各种复杂的控制场景中发挥重要作用,为工程和生产实践带来便利和效益。
总结与回顾深入探究pics补偿器与pid控制器的设计方法及装置,我们不仅可以更好地理解它们的原理和应用,还可以为实际工程控制系统的设计和应用提供有益的借鉴。
基于单片机PID温度控制毕业设计论文LUO
毕业设计说明书设计题目:基于单片机的PID温控器设计与仿真学院计算机科学与信息工程学院专业年级2008级自动化专业学生姓名LYC 学号2008133240指导教师刘传文职称讲师设计地点重庆工商大学日期 2012年2月27日~5月20日摘要本文是关于温度控制的单片机PID控制技术,加热电阻丝作为执行元件。
随着人类生产力的发展,在各行各业中对温度的要求日益提高,如啤酒的发酵、医用药品生产、以及食品加工等等;良好的温度控制技术不仅能提高产品品质而且能够有效节约能源。
而PID技术具有良好的控制能力,可以实现无误差调节,被广泛用于各个行业中。
本设计是以STC89C52RC单片机为核心,结合DS18B20温度传感器,1602LCD显示电路及键盘组成的系统。
采用PID控制技术对温度进行控制,以实现对温度准确控制。
该系统易于操作,灵活性强,方便携带等优点,有较好的发展前景。
关键词单片机,PID ,温度AbstractThis paper is about the temperature control of the single chip microcomputer PID control technology, heat resistance wire as executive components. Along with the de- velopment of the human productivity,In all walks of life to the requirements of the te -mperature is increasing day by day, such as beer fermentation, medical pharmaceu- tical production, and food processing, etc. Good temperature control technology can not only improve the quality of the product and can effectively save energy. And PID technology has good control ability, can achieve without error adjustment, is widely used in various industries. This design is based on STC89C52RC microcontroller as the core, combining the temperature sensor DS18B20, 1602 LCD display and keyboard circuit of the system.PID control technology for temperature control, in order to accurate temperature control. The system is easy to operate, flexibility, easy to carry and other advantages, have good growth prospects.Keywords:Single-chip microcomputer ,PID ,temperature目录摘要 (1)Abstract (3)第一章绪论 (1)1、PID控制系统历史现状及发展趋势 (1)2、本设计的主要工作与任务 (1)(1)主要任务内容 (1)(2)任务的具体要求 (1)第二章系统总体设计 (3)1、系统总体结构设计框图 (3)2、PID控制理论介绍 (3)第三章系统硬件设计 (7)2、单片及其外围电路 (7)2、键盘部分设计 (10)3、显示部分电路设计 (10)4、温度检测部分设计 (12)(1)特性 (13)(2)DS18B20工作时序 (13)(3)初始化时序 (14)5、加热执行部分设计 (15)6、上位机联机模块 (16)第四章系统软件设计 (18)1、程序结构确定 (18)2、程序框图 (18)3、源代码程序 (25)4、Keil C51 集成开发环境以及STC-ISP简介 (25)第五章系统调试与运行 (31)1、实物电路介绍 (31)2、系统PID调试结果与分析 (34)第六章总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录1 (40)附录2 (41)第一章绪论1、PID控制系统历史现状及发展趋势温度是生活及生产中最基本的物理量,它表征的是物体的冷热程度。
2019基于PIC电动执行控制器的系统设计 本科论文.doc
本科毕业设计说明书基于PIC电动执行控制器的系统设计THE SYSTEM OF ELECTRIC ACTUATOR CONTROLLERBASED ON PIC学院(部):电气与信息工程学院专业班级:电气08-3学生姓名:孙燕桥指导教师:杨岸副教授2012 年5 月12 日基于PIC电动执行控制器的系统设计摘要本文旨在设计一种三相调节型电动执行器专用控制模块,它可以接收来自DCS等系统或PLC等控制器的4-20mA电流信号,控制电动执行器对阀门的打开或关闭。
可进行两线式比例控制:1、4mA阀门全部关闭,20mA阀门全部开启;2、20mA阀门全部关闭,4mA阀门全部开启。
该模块集相序、阀位变送、隔离放大、功率驱动等诸多功能于一体,具有缺相保护、过力矩保护、禁动延时保护、鉴相报警、丢信保护、掉电记忆、温度保护等完善的保护功能。
还可加配现场旋钮板和红外遥控器,实现较高防护等级的现场操作。
该模块还具有完美的人机交换界面,从而实现对阀门的各种控制。
该模块具有抗干扰能力强、性能可靠、抗震、防潮、体积小、接线简单、调试方便等优点。
现已广泛应用于各种阀门电动装置产品上。
关键词:电动执行器,电流信号,保护,现场操作THE SYSTEM OF ELECTRIC ACTUATOR CONTROLLERBASED ON PICABSTRACTThis article aims to design a three-phase modulating electric actuator control module, it can receive the 4-20mA current signal from the DCS and other systems or PLC controller, to control electric actuator on the valve to open or close. Two-wire proportional control: 1. 4 mA valve closed by 20mA valve fully open; 2. 20 mA, the valve closed by 4mA valve fully open. The module sets the phase sequence, the valve position transmitter, isolation amplifier, power driver and many other functions in one, with the lack of protection, over-torque protection, forbidden to move to delay protection, alarm phase, the lost letter of protection, power-down memory, temperature protection and other protection features. Also increase with field knob plate and infrared remote control, on-site operation to achieve higher degrees of protection. The module also has a perfect man - machine interface, in order to achieve a variety of control valves. The module has a strong anti-interference ability, reliable performance, seismic, moisture, small size, simple wiring, commissioning, etc.. Has been widely used in electrical installations of all kinds of valves.KEYWORDS:electric actuator, current signal, protection, Site operations目录摘要(中文) (Ⅰ)摘要(外文) (Ⅱ)1绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 执行机构结构 (1)1.3 执行机构的应用领域 (2)1.3.1 发电厂 (2)1.3.2 过程控制 (2)1.3.3 工业自动化 (2)1.4 现在国际上知名公司 (3)1.4.1 英国的罗托克(ROTORK) (3)1.4.2 美国的乔登(JORDAN) (4)1.4.3 ABB (4)1.4.4 德国的西门子(SIEMENS) (5)2系统硬件设计 (6)2.1系统结构框图 (6)2.2 单片机最小系统 (6)2.3 系统电源设计 (7)2.3.1 LM7812使用介绍 (7)2.3.2 LM7525使用介绍 (8)2.3.3 系统电源结构 (9)2.3.4 仿真结果 (9)2.4 PWM转4-20mA输出电流模块 (11)2.4.1 需求分析 (11)2.4.2 电路原理图 (11)2.4.3 电路结构原理分析 (11)2.4.4 简化分析计算 (11)2.4.5 可调线性度 (12)2.5 远方电流及阀位采样 (12)2.5.1远方电流采样 (12)2.5.2 阀位电阻采样 (13)2.6 限位及力矩开关信号 (13)2.7 继电器驱动电路 (14)2.8 鉴相电路 (15)2.8.1需求分析 (15)2.8.2电路结构 (16)2.8.3电路原理分析 (17)2.8.4计算分析 (19)2.9 缺相电路 (20)2.9.1缺相电路结构 (20)2.9.2电路仿真结果 (20)2.10 旋钮板电路 (21)2.11 人机界面 (23)2.11.1液晶显示电路 (23)2.11.2液晶引脚接口定义 (23)2.11.3串行SPI时序 (24)2.11.4实测显示界面 (24)2.12 遥控电路 (24)2.12.1芯片结构图 (25)2.12.2 PT2221引脚定义 (25)2.12.3 发射部分电路 (26)2.12.4 代码特征 (26)2.12.5 红外接收部分 (28)2.13 电气接线 (28)3 系统软件设计 (29)3.1 软件设计需求 (29)3.2 软件运行环境 (30)3.3 函数结构设计 (31)3.3.1 主函数流程图 (31)3.3.2 主函数 (32)3.3.3 输出电流函数流程图 (33)3.3.4 输出电流函数 (34)3.3.5 鉴相函数流程图 (34)3.3.6 阀门运行函数流程图 (35)3.3.7 正作用函数流程图 (36)4 系统测试 (37)4.1测试方法 (37)4.2测试现象 (37)结论 (39)参考文献 (40)谢辞 (41)1 绪论1.1 引言水、汽、油等流体与工业发展有着密切联系,而流体在工业上的应用离不开管网系统,有管网必然有阀门。
基于PIC单片机的A/D变换器的设计与实现
基于PIC单片机的A/D变换器的设计与实现【摘要】本文介绍了以PIC16F88单片机实现A/D转换的技术和方法,详细讨论了测量原理和参数设置,并给出了应用实例和软件流程、程序清单。
【关键词】A/D转换;单片机一、引言PIC单片机是美国的微芯公司生产的超小型单片机和微型控制器,是Peripheral Interface Controller的简称。
基于PIC单片机的设计,使用AD转换的功能,可以把模拟数据量转换成数字量数据,并可直接读取该数据量的值。
本设计适合直流5V以下的信号从模拟端口输入。
本文以PIC16F88为例,来解说A/D转换的方法。
A/D转换,PIC内部的小电容(CHOLD)充电,在这之后,因为要执行一个存储电荷测定的步骤,所以需要等待一段时间,对于10bit的A/D转换的PIC,充电时间约20μs,再加上测定时间约20μs,合计需要40μs的时间。
二、寄存器现在以PIC16F88为例,解说基于PIC的A/D转换的使用方法,首先说明一下与A/D转换相关的寄存器。
(1)ANSEL:对应的端口模拟量还是数字量的指定ANS对应着PIC16F88的AN0—AN6(RA0—RA6),置1表示该端口为模拟量,置0表示该端口为数字量。
但是TRIS(I/O口的方向控制寄存器)没有设置成功的话,该端口也是不能输入模拟量的。
(2)ADCON0/1:A/D转换控制寄存器ADCON0:AD转换控制寄存器0ADCON1:AD转换控制寄存器1ADCS分别在两个寄存器中,操作起来有一些麻烦,因为ADCS2是后面补充的,这3个位的ADCS是用来决定A/D变换的时钟的。
A/D变换时钟的选择方法:用来做AD变换的时钟,被叫做TAD,值越小,A/D转换就越快。
详细内容请参照表1:AD变换时钟的选择方法。
TAD被数据表限定在1.6到6.4us之间,所以为了在这个范围内取最小的值使用ADCS的3位选择Tosc。
TAD受PIC内部时钟的影响关系如下:TAD=(PIC内部时钟周期)×(Tosc)例如:对于给PIC提供10M的时钟的时候,周期就是0.1us,选择16Tosc 的话,TAD刚好是1.6us,8M时周期是0.125us 16Tosc选择,TAD就变成了2us 请看表1。
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本科毕业论文(设计)论文(设计)题目:基于PIC系列单片机的改进型PID控制器设计日期:目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2选题背景 (1)1.3 PID控制概况 (1)1.3.1发展现状 (1)1.3.2 PID技术的不足 (2)1.3.3 PID未来发展趋势 (3)1.4设计的目的、意义和设计内容 (3)1.5课题整体方案 (3)第二章PID控制器 (5)2.1 PID控制原理 (5)2.2积分分离PID控制器 (6)2.3 PID整定方法 (8)2.3.1工程整定法 (9)2.3.2经验法 (12)第三章积分分离PID控制在MATLAB上的实现 (14)3.1 MATLAB简介 (14)3.2 积分分离PID控制器的M文件仿真 (14)3.3 积分分离PID控制器的simulink仿真 (18)第四章硬件选型及电路 (20)4.1设备选型 (20)4.1.1 PIC单片机PIC16F877A (20)4.1.2 温度传感器DS18B20 (21)4.1.3 显示器LCD1602 (22)4.1.4 单总线技术 (23)4.2硬件电路 (23)4.2.1最小系统 (23)4.2.2加热模块 (24)4.2.3数据采集电路 (25)4.2.4显示模块 (25)4.2.5键盘输入模块 (26)4.2.6电源模块 (26)第五章软件设计 (28)5.1程序流程图 (28)5.1.1 主程序流程图 (28)5.1.2 DS18B20温度采集程序流程图 (29)5.1.3 PID控制程序流程图 (30)5.1.4 键盘输入子程序 (31)5.1.5 LCD显示子程序 (32)第六章结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录1:PID仿真程序 (36)附录2:单片机仿真程序 (39)原理图及程序流程图见大图基于PIC系列单片机的改进型PID控制器设计摘要在工业控制中,按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID 调节器现在得到广泛的应用。
它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
对PID控制的改进主要是参数整定的先进技术,以及对控制结构的改进和更新。
参数整定的技术有神经网络、模糊控制、自适应控制等;控制结构的改进有积分分离、抗积分饱和、微分先行等。
这其中应用最多的是积分分离。
论文主要研究积分分离PID控制器的设计及其在PIC单片机系统中的应用,完成了以下工作:(1)首先普通PID控制和积分分离PID控制的原理。
(2)其次,运用MATLAB实现了对积分分离PID控制器的设计及仿真,进行了M 文件和simulink仿真。
(3)再次,针对积分分离PID控制器,设计了基于PIC单片机的积分分离PID控制器。
仿真结果表明,当设定值与被控量之间的偏差较小时,取消积分作用,避免积分作用降低控制系统的稳定性,增大超调量;当设定值与被控量接近时,引入积分作用,实现静差的消除,提高了控制精度。
关键词:积分分离PID,MATLAB,M文件仿真,simulink仿真,PIC单片机Integration Separation PID control based on PICmicrocontroller system's applicationABSTRACTPID regulator,according to the deviation of the proportional, integral and differential,has been widely used in industrial control,.It has been one of the most important technical and industrial control,with its simple structure, good stability, reliable, and easy to adjust The improvement of PID control is the high technology of parameter tuning , as well as the improvement of structure. Parameter tuning technology including neural networks, fuzzy control, adaptive control; improvement of the control structure including integral separation, anti-windup . Which the most widely used is the integral separation.The thesis of the integral separation PID controller design and its application to the PIC microcontroller system, completed the following work:(1) First, PID control and integral separation PID control principle.(2) Second, to achieve the integral separation PID controller design and simulation by MATLAB according M-files and simulink simulation.(3) Third ,for the integral separation PID controller, inventing the integral separation PID controller based on PIC microcontroller.The simulation results show that when the deviation between the set value and the amount charged is small, the integral action is canceled to avoid the integral action to reduce the stability of the control system, increases the overshoot; when the deviation between settings and charged is nearly , the integral action will be introduced to eliminate static errors, and improve the control precision.Keywords:Integration Separation PID ,MATLAB ,M-file simulation, simulink simulation, PIC microcontroller第一章绪论1.1课题来源在工业控制中,按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID 调节器现在得到广泛的应用。
它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
通过对所以环节,比如被控对象、控制算法、单片机编程等的研究,加深了对计算机控制技术的理论知识并为以后的工程工作打下基础。
1.2选题背景PID 控制器问世至今已有近70 年历史,同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
人类的许多希望和梦想,被科学和技术变成现实;其中自动控制理论和技术已经介入到许多学科,渗透到各个工程领域,如今异常火热的汽车电子中的车身控制、底盘控制、发动机控制、安全控制、娱乐系统;以及传统工业控制中的电机控制、温控系统、仪表设备、楼宇自控系统、数据采集系统和计算机网络通信、数据传输、军用设备、航空航天等。
行业现代化水平的重要标志之一就是工业的自动化水平。
温度控制是智能控制的一个比较典型的实例。
一个控制系统包括控制器、变送器、执行机构、传感器、输入输出接口。
不同的控制系统,其传感器、变送器、执行机构是不一样的。
比如电加热控制系统的传感器是温度传感器。
压力控制系统要采用压力传感器。
目前,各种PID控制器已经很多,并在实际生产中得到广泛的应用和发展。
PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。
它是根据被控过程的特性确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小嵌入式系统。
它具有原理简单,易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单等优点1.3 PID控制概况1.3.1发展现状PID控制是最早发展起来的控制策略之一,1915-1945年期间,PID控制器得到突破性发展,产生了现如今使用的PID控制器。
在这之前,除了在最简情况下采用开关控制外,PID控制是唯一的控制方法。
虽然以后,许多新的控制方法不断推出,然而由于PID控制方法具有结构简单、可靠性高、鲁棒性强的优点,使其仍为现今应用最广泛的控制方法。
尤其在工控中,在冶金、化工、机电、机械等工业领域得到广泛的应用据统计,有90%以上的工业控制器采用PID控制器。
日本的一位科学家提出一种重复控制,用于抑制周期性干扰和跟踪信号输入,进行伺服重复轨迹的高精度控制。
它的原理来源于内模原理,是在将一个偏差加到被控对象的输入信号处外,还叠加一个“过去的偏差”,将“过去的偏差”在现在反映出来,和“现在的偏差”一起控制被控对象。
它的发明者鲁道夫.E.卡尔曼(Rudolph E. Kalman)命名的卡尔曼滤波的提出,成为控制、信号处理与通讯等领域的最重要和最基础的计算方法和工具之一,人们在改善卡尔曼滤波的数值稳定性和计算复杂性上进行了大量的探索和研究由美国Michigan大学J.Holland教授于1975年首先提出了遗传算法,是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型,是模拟生物进化论和自然界遗传机制的最优化方法。
遗传算法已被人们广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域。
它是现代有关智能计算中的关键技术。
1957 年,O.J .Smith 提出了著名的Smith 预估器来控制含有时滞环节的对象,从理论上解决了时滞系统的控制问题。
smith控制方法前提是必须确切地知道被控对象的数学模型,再次基础上能得到精确地预估模型,得到很好的控制效果。
1.3.2 PID技术的不足PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。