温度的PID控制及程序示例

温度的PID 控制

一．温度检测部分首先要OK. 二、PID 调节作用 PID 控制时域的公式

))()(1)(()(⎰++

=dt

t de Td t e Ti t e Kp t y 分解开来：

(1) 比例调节器

y(t) = Kp * e(t)

e(k) 为当前的温差（设定值与检测值的插值） y(k) 为当前输出的控制信号(需要转化为PWM 形式)

# 输出与输入偏差成正比。只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节

作用，使被控量朝着减小偏差的方向变化，具有调节及时的特点。但是， Kp 过大会导致动态品质变坏，甚至使系统不稳定。比例调节器的特性曲线. (2) 积分调节器

y(t) = Ki * ∫(e(t))dt Ki = Kp/Ti Ti 为积分时间

#TI 是积分时间常数，它表示积分速度的大小，Ti 越大，积分速度越慢，积分作用越弱。只要偏差不为零就会产生对应的控制量并依此影响被控量。增大Ti 会减小积分作用，即减慢消除静差的过程，减小超调，提高稳定性。 (3) 微分调节器

y(t) = Kd*d(e(t))/dt Kd = Kp*Td Td 为微分时间

#微分分量对偏差的任何变化都会产生控制作用，以调整系统输出，阻止偏差变化。偏差变化越快，则产生的阻止作用越大。从分析看出，微分作用的特点是：加入微分调节将有助于减小超调量，克服震荡，使系统趋于稳定。他加快了系统的动作速度，减小调整的时间，从而改善了系统的动态性能。

三．PID 算法：

由时域的公式离散化后可得如下公式：

y(k) = y(k-1)+(Kp+Ki+Kd)*e(k)-(Kp +2*Kd)*e(k-1) + Kd*e(k-2)

y(k) 为当前输出的控制信号(需要转化为PWM形式)

y(k-1)为前一次输出的控制信号

e(k) 为当前的温差（设定值与检测值的插值）

e(k-1) 为一次前的温差

e(k-2) 为二次前的温差

Kp 为比例系数

Ki = Kp*T/Ti T为采样周期

Kd = Kp*Td/T

四．PID参数整定（确定Kp,Ts,Ti,Td）：

温度控制适合衰减曲线法，需要根据多次采样的数据画出响应曲线。

所以需要通过串口将采样时间t, 输出y(t)记录下来，方便分析。

1)、不加入算法，系统全速加热，从常温加热到较高的温度的时间为Tk, 则采样时间一般设为 T = Tk/10。

2)、置调节器积分时间TI=∞，微分时间TD=0，即只加比例算法：

y(k) = y(k-1)+Kp*e(k)

比例带δ置于较大的值。将系统投入运行。（δ = 1/Kp）

3)、待系统工作稳定后，对设定值作阶跃扰动，然后观察系统的响应。若响应振荡衰减太快，就减小比例带；反之，则增大比例带。如此反复，直到出现如图所示的衰减比为4：1的振荡过程时，记录此时的δ值（设为δS），以及TS 的值（如图中所示）。当采用衰减比为10：1振荡过程时，应用上升时间Tr替代

振荡周期TS计算。

系统衰减振荡曲线

图中，TS为衰减振荡周期，Tr为响应上升时间。

据表中所给的经验公式计算δ、TI及TD的参数。

大致计算出Kp,Ti,Td后代入公式，然后完善算法。让系统运作多测试几次。直到满意为止。

以下是网上找的一个示例程序

#include

#include

#define N0 40536

#define nop() _nop_()

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

/*程序中变量数组定义*/

uchar idata table[]={"Real-time Temp:"};//第一行显示"Real-time Temp:"

uchar idata table1[5];

uchar data1,kp,ki,kd;

uint t,hightime,count; //占空比调节参数

uint rltemp,settemp=350;

int e1,e2,e3,duk,uk;

/*引脚定义*/

sbit EOC=P2^6;

sbit OE=P2^5;

sbit START=P2^7;

sbit lcden=P3^2;

sbit lcdrw=P3^1;

sbit lcdrs=P3^0;

sbit pwm=P3^3;

/******************************

延时子程序

*******************************/

void delay(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=29;y>0;y--);

}

/******************************

LCD忙检测

*******************************/ bit lcd_busy()

{

bit result;

lcdrw = 1;

lcdrs = 0;

lcden = 1;

nop();nop();nop();nop();

result = (bit)(P0&0x80);

lcden = 0;

return(result);

}

/****************************** LCD写命令子程序

*******************************/ void write_com(uchar com)

{

while(lcd_busy());//忙等待

lcdrs = 0;

lcdrw = 0;

P1 = com;

delay(5);

lcden = 1;

delay(5);

lcden = 0;

}

/****************************** LCD写数据子程序

*******************************/ void write_data(uchar date)

{

while(lcd_busy()); //忙等待

lcdrs = 1;

lcdrw = 0;

P1=date;

delay(5);