温度PID控制实验
PID控制原理和实例
PID控制原理和特点143401010529 二班李卓奇工程实际中，应用最为广泛调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID调节。
PID控制器问世至今已有近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主要技术之一。
当被控对象结构和参数不能完全掌握，或不到精确数学模型时，控制理论其它技术难以采用时，系统控制器结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能有效测量手段来获系统参数时，最适合用PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID 控制器就是系统误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。
1、比例控制（P）：比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温100度，当开始加热时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过100度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t)-u(t) = e(t)*PSP——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P——比例系数滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为有滞后性。
也就是如果设定温度是200度，当采用比例方式控制时，如果P选择比较大，则会出现当温度达到200度输出为0后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至230度，当温度超过200度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升，比方说降至170度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。
如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制2、比例积分控制（PI）：积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比例一块进行控制，也就是PI控制。
S7-200中的PID控制(温度控制举例)
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PID温度控制示例－实现过程
通过PID向导配置PID回路 PID相关指令及回路表 通过文本显示向导配置TD200C显示屏 编写程序
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实现过程－通过PID向导配置PID回路
步骤
1 进入PID配置向导
2选择要配置的PID回路
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PID温度控制示例
提纲
PID控制理论简介 PID温度控制示例
工作原理 任务目标 实现过程
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S7-200 PID 温度控制
PID温度控制示例
工作原理 任务目标 实现过程
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PID温度控制示例－工作原理
PID温度控制系统是一个闭环系统，由 PLC的输出控制加热器对热电阻的加热 程度.
1. 选择一个未使用的V存储区来存放模块的配置信息，可 以点击“建议地址”按钮，让系统来选定一个合适的存 储区。这里PID回路存储区的首地址为VB400。
2. 点击“下一步”按钮。
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配置PID回路－步骤7：指定子程序和中断程序
1. 为向导子程序和中断程序命名。 2. 点击“下一步”按钮。
相关指令
通过向导完成对PID回路的 配置后回生成子程序 “PIDx_INIT”。
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PID相关指令及回路表－ PIDx_INIT指令
PIDx_INIT 指令根据在PID向导中设 置的输入和输出执行 PID 功能。 每次扫描均调用该指令。
PIDx_INIT 指令的输入和输出取决 于在PID 向导中所作的选择。例 如，如果选择“增加PID手动控制 ”功能则在指令中将显示 Auto_Manual（自动/手动切换）和 ManualOutput（手动模式下的输出 值）输入，如果在 PID 向导的“ 回路报警选项”屏幕中选择“使 能低限报警（PV）”，则在指令 中将显示LowAlarm（低限报警） 输出。
pid控制实验报告
pid控制实验报告PID控制实验报告引言PID控制是一种常用的控制算法，广泛应用于工业自动化系统中。
本实验旨在通过实际的PID控制实验，验证PID控制算法的效果和优势，并对PID控制的原理、参数调节方法等进行探讨和分析。
一、实验目的本次实验的目的是通过一个简单的温度控制系统，使用PID控制算法来实现温度的稳定控制。
通过实验，验证PID控制算法的有效性和优越性，掌握PID控制的基本原理和参数调节方法。
二、实验设备和原理本实验所用的设备为一个温度控制系统，包括一个温度传感器、一个加热器和一个控制器。
温度传感器用于实时检测环境温度，加热器用于调节环境温度，控制器用于实现PID控制算法。
PID控制算法是基于误差的反馈控制算法，其主要原理是通过不断地调整控制器的输出信号，使得系统的实际输出与期望输出之间的误差最小化。
PID控制算法由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成。
比例控制通过比例系数调整控制器的输出信号与误差的线性关系；积分控制通过积分系数调整控制器的输出信号与误差的积分关系；微分控制通过微分系数调整控制器的输出信号与误差的微分关系。
通过合理调节这三个系数，可以实现对系统的精确控制。
三、实验步骤1. 搭建温度控制系统：将温度传感器、加热器和控制器连接在一起，确保信号传输的正常。
2. 设置期望温度：根据实验要求，设置一个期望的温度作为控制目标。
3. 调节PID参数：根据实验的具体要求和系统的特性，调节PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数，使得系统的响应速度和稳定性达到最佳状态。
4. 开始实验：启动温度控制系统，观察实际温度与期望温度的变化情况，记录实验数据。
5. 数据分析：根据实验数据，分析PID控制算法的效果和优势，总结实验结果。
四、实验结果与讨论通过实验，我们得到了一系列的实验数据。
根据这些数据，我们可以进行进一步的分析和讨论。
首先，我们观察到在PID控制下，温度的稳定性得到了显著的提高。
PID温度控制实验
PID 温度控制实验PID(ProportionalIntegralDerivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，它根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量对系统进行控制。
当我们不彻底了解一个系统和被控对象，或者不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用 PID 控制技术。
由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制。
PID 调节控制是一个传统控制方法，它合用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是 PID 参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。
本实验以 PID 温度控制为例，通过此实验可以加深对检测技术、自动控制技术、过程控制等专业知识的理解。
2、掌握正校实验的方法，并用正交实验法来确定最佳 P、I、D 参数3、会求根据温度变化曲线求出相应的超调量、稳态误差和调节时间的方法二、仪器与用具加热装置、加热控制模块、单片机控制及显示模块、配套软件、电脑。
三、实验原理1、数字 PID 控制原理数字 PID 算法是用差分方程近似实现的,用微分方程表示的 PID 调节规律的理想算式为:1de(t)u(t)KP[e(t)e(t)dtTD] (1)TI0dt 单片机只能处理数字信号，上式可等价于:tTUnKP[enTIeii0nTD(enen1)] (2) TTTenD(en2en1en2)] (3) TIT (2) 式为位置式 PID 算法公式。
也可把(2)式写成增量式 PID 算法形式: UnUnUn1KP[enen1 其中,en 为第 n 次采样的偏差量； en-1 为第 n-1 次采样的偏差量； T 为采样周期； TI 为积分时间；TD 为微分时间； KP 为比例系数。
2、PID 温度控制的框图设定温度(SV)温度偏差(EV)(EV=SV-PV)PID 调节器按周期调节脉冲宽度输出加热装置实际温度(PV)图 1PID 温度控制的框图温度 PID 控制是一个反馈调节的过程:比较实际温度(PV)和设定温度(SV)的偏差,偏差值经过 PID 调节器运算来获得控制信号,由该信号控制加热丝的加热时间,达到控制加热功率的目的,从而实现对系统的温度控制。
PID控制算法实例_电机_温度
实验十七 直流电机控制实验一、 实验目的1． 学习数字控制器的模拟化设计方法；2． 学习数字PID 控制器的设计方法；3． 学习PWM 控制理论；4． 学习数字PID 控制器在DSP 上的实现方法。
二、实验设备 计算机，CCS 2.0版软件，实验箱、DSP 仿真器、导线。
三、基础理论 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自30年代末图1 模拟PID 控制期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。
它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。
特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。
在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。
由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。
实现PID 控制的计算机控制系统如图1所示，其中数字PID 控制器是由软件编程在计算机内部实现的。
1、PID 控制规律的离散化PID 控制器是一种线性调节器，这种调节器是将系统的给定值r 与实际输出值y 构成的控制偏差y r c -=的比例（P ）、积分（I ）、微分（D ），通过线性组合构成控制量，所以简称PID 控制器。
连续控制系统中的模拟PID 控制规律为：])()(1)([)(0dtt de T dt t e T t e K t u D t I p ++=⎰ （式1）式中)(t u 是控制器的输出，)(t e 是系统给定量与输出量的偏差，P K 是比例系数，I T 是积分时间常数，D T 是微分时间常数。
其相应传递函数为：)11()(s T sT K s G D I p ++= （式2） 比例调节器、积分调节器和微分调节器的作用：（1）比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数P K 。
三菱PLC(温度PID)实验
三菱PLC(温度PID)实验指导书主讲:雷老师湖北祥辉电气自动化培训中心温度PID控制实验一、实验目的熟悉使用三菱FX系列的PID控制，通过对实例的模拟，熟练地掌握PLC控制的流程和程序调试。
二、实验设备1.THPLC-D型（挂箱式）实验装置一台2.FM-26温度控制挂箱一个（包含Pt100热电偶一个）3.计算机一台(或与FX0N系列PLC相配套的手持编程器一个)4.PC/PLC编程数据线一根5.实验导线若干三、接线“Pt100输入”接电热偶（注意补偿端的连线）；“加热指示”和“冷却风扇”接PLC 主机24V电源；“控制输入”接模拟量模块（FXon-3A）的IOUT和COM；“信号输出”接模拟量模块（FXon-3A）的VIN1和COM1。
四、实验原理(1)本实验说明本实验为温度PID控制的演示实验。
其中，系统中的Pt100为热电偶,用来监测受热体的温度，并将采集到的温度信号送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压信号，到模拟量模块，经内部运算处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的大小，改变输出电压的大小，并送至加热器。
欲使受热体维持一定的温度，则需一风扇不断给其降温。
这就需要同时有一加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。
本系统的给定值（目标值）是受热体温度为50℃时的值，可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，其允许变化范围为最大值的0%至100%。
(2)理解FXon系列的PID功能指令FXon系列的PID回路运算指令的功能指令编号为FNC88,源操作数[S1],[S2],[S3]和目标操作数均为D，16位运算占9个程序步，[S1],[S2]分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV,[S3]--[S3]+6用来存放控制参数的值,运算结果MV存放在[D]中。
PID控制在温度控制系统中的应用研究
PID 控制在温度控制系统中的应用研究摘要PID 控制是一种常用的控制方式，在温度控制系统中得到了广泛的应用。
本文介绍了PID 控制的原理和实现方法，分析了PID 控制的优势与不足，并探讨了PID 控制在温度控制系统中的应用。
实验结果表明，PID 控制可以在短时间内将温度稳定在设定值附近，具有较高的控制精度和响应速度。
关键词：PID 控制；温度控制系统；控制精度；响应速度1.引言在工业生产、科学实验和生活中，温度控制是一项非常重要的控制任务。
温度控制可以使工业产品、科学实验和生活用品保持稳定的温度，达到保质保量的目的。
温度控制系统根据温度的变化，通过控制加热或冷却设备，使温度保持在设定值附近。
PID 控制是温度控制系统中一种常用的控制方式，可以实现温度的精确控制，具有广泛的应用。
2.PID 控制原理PID 控制是传统控制中最常用的一种控制方式，它基于系统的误差、误差变化率和误差积分值进行控制。
PID 控制的基本原理可以表示为下式：u(t) = Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*de(t)/dt其中，u(t)表示控制器的输出值，Kp、Ki 和Kd 是分别控制误差、误差积分和误差变化率的控制系数，e(t)是误差信号，de(t)/dt 是误差信号的变化率。
具体来说，Kp 决定控制器对误差的纠正力度，Ki 决定控制器对误差积分的纠正力度，Kd 决定控制器对误差变化率的纠正力度。
PID 控制器使用误差的当前值、时间累积值和变化率的信息进行控制，可以实现快速响应和平稳控制。
3.PID 控制实现方法PID 控制器可以采用硬件和软件两种实现方法。
硬件方式的实现通常使用模拟电路或微控制器等控制芯片。
软件方式的实现通常使用计算机软件进行控制。
下面简要介绍两种实现方法的特点。
3.1硬件实现方法硬件方式的实现方法通常具有较高的实时性和可靠性，适用于对控制精度要求较高的场合。
硬件PID 控制器通常由比较器、积分器和微分器等基本运算电路组成。
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 de(t)y(t) Kp(e(t) e(t) Td )Ti dt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。
pid温度控制设计课程设计
pid温度控制设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PID温度控制的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能掌握PID控制器参数的调整方法，并了解其对温度控制效果的影响。
3. 学生了解传感器在温度控制过程中的作用，能正确解读传感器数据。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的PID温度控制系统，并进行模拟实验。
2. 学生具备分析温度控制过程中出现的问题，并提出相应解决方案的能力。
3. 学生能熟练使用相关仪器设备，进行温度控制实验操作。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术的兴趣，激发创新意识，提高实践能力。
2. 学生在团队合作中，学会相互沟通、协作，培养团队精神。
3. 学生认识到温度控制在生产生活中的重要性，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识和实际操作，培养学生的动手能力和问题解决能力。
学生特点：学生具备一定的物理知识和数学基础，对实际操作感兴趣，喜欢探索新知识。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，鼓励学生积极参与实验，培养学生的创新思维和实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PID温度控制基本原理：比例（P）、积分（I）、微分（D）控制作用及组合控制策略。
- 温度传感器原理及种类：热电偶、热敏电阻等。
- 控制器参数调整方法：参数对温度控制性能的影响。
- 温度控制系统的数学模型及其建立方法。
2. 实践操作：- 设计并搭建简单的PID温度控制系统，进行模拟实验。
- 调试控制器参数，观察温度控制效果。
- 分析实验过程中出现的问题，并提出解决方案。
3. 教学大纲：- 第一阶段：PID温度控制基本原理学习，了解传感器原理及种类。
- 第二阶段：控制器参数调整方法学习，掌握温度控制系统的数学模型。
- 第三阶段：实践操作，设计并搭建PID温度控制系统，进行实验分析。
教学内容安排与进度：- 理论知识学习：共计4课时。
温度控制实验
PID
PROC NEAR MOV AX,UR MOV BL,ADZ MOV BH,0 CLC SBB AX,BX MOV SI,OFFSET E0 MOV [SI],AX MOV BX,KP IMUL BX MOV SI,OFFSET PPK MOV [SI],AX MOV [SI+2],DX MOV SI,OFFSET E0 MOV AX,[SI] MOV BX,KI IMUL BX MOV SI,OFFSET PIK1
data ends
CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,ds:data START: mov ax,data mov ds,ax PUSH DS MOV DX,MY8255_MODE ;初始化8255工作方式 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV DX,MY8255_b MOV AL,0H OUT DX,AL cli mov al,1ch mov ah,35h int 21h ;取中断矢量 ;初始化8255工作方式 ;工作方式0，A口输出，B口输入 ;工作方式0，A口输出，B口输入
MOV AL,36H
OUT DX,AL
MOV DX,PC8254_COUNT0; 系统时钟CLK=1.041667MHz MOV AL,69H; 2D69H = 11625B 11625/CLK=11.16ms OUT DX,AL; MOV AL,2DH OUT DX,AL PPP0: sti CALL PICKAD PPP: CMP CNT,250 JE RP1 JMP PPP RP1: MOV CNT,0 CALL PICKAD mov ax,data mov ds,ax 应该为 28B0
用户利用int1ch定时执行的特点改变int1ch的中断矢量使之指向用户编写的定时操作程序即可使cpu在运行主程序过程中定时完成指定的操作如图346所示
基本PID温度控制
1实习内容及其要求实习内容：通过温度的设定和反馈值，计算偏差，并使用PID控制算法输出控制信号，整定PID参数，是被控温度达到设定值，具体包括AC6611过程卡的接线和测试、人机界面程序设计、数据采集程序设计、PID算法程序设计，控制输出程序设计、PID参数的整定。
实习目的：通过实训，让学生了解计算机控制系统的基本组成，学会计算机控制硬件和软件的设计以及程序的调试，具备技术实现能力，基本能够处理实践过程中的问题并提出解决办法，进一步提高学生的计算机应用水平。
在实训中设计出的方案和程序要满足规定和切合实际。
2 AC6611多功能过程通道卡AC6611是一款廉价通用A/D、D/A板，AD工作在查询方式，采用PCI总线支持即插即用、无需地址跳线。
AC6611具有16路单端模拟输入、32路开关量（16路输入及16路输出）、一路12位D/A。
AC6611采用CH PCI接口芯片及门阵列作为主控芯片，可以提高可靠性。
对不需要模拟输出的用户可以选择AC6610，与6611兼容。
2.1 功能特点与技术指标AC6611可以实现慢速直流电压、电流（需要转换板）信号采集以及小型测控、仪表系统的控制。
AC6611有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入输出，他们可以完成相应不同的功能。
(1)模拟量输入(A/D)A/D转换器: 120KHZ ,12位A/D,ADS7816,A/D内置采样保持器。
工作方式：软件查询。
16路单端输入，输入阻抗：1MΩ最大输入耐压电压:< +12V/－5.5V，瞬时输入耐压：-25V - +30V连接器：DB25孔式输入连接器。
A/D最大通过率: 70KHZ,输入通道建立时间<8uS。
双极性输入范围：5V，单极性输入范围：5V、10V。
输入范围跳线器选择，对应输入幅度及精度如下：输入系统精度（FSR）跳字0－10V 0.1% 1LSB0－5V 0.1% 1.5LSB-5V－+5V 0.1% 1LSB(2)模拟量输出(D/A)1路12位DA，分辨率12位，精度：0.2%，电压输出，最大输出电流：5毫安。
pid温度控制实验报告
pid温度控制实验报告本实验旨在设计和实现PID温度控制系统，通过控制电热水壶水温，检验PID控制系统在温度控制方面的效果。
一、设计和建立PID温度控制系统本实验采用Arduino开发板作为控制器，其中温度传感器采用DS18B20数字温度传感器，用于感知电热水壶内部的温度。
为了控制电热水壶的加热和停止加热，我们采用继电器模块，通过控制继电器的开关状态来实现电热水壶的加热和停止加热。
本实验还采用了LCD1602液晶显示屏，显示实时温度数据和PID控制结果。
PID控制器由三个部分组成，分别是P(proportional)、I(integral)、D(derivative)，它能够根据被控对象的反馈信号及预设值，计算出控制量，实现控制目标。
在本实验中，我们需要控制电热水壶加热时的水温，设定的目标温度为40℃。
二、实验步骤1、硬件连接连接Arduino开发板和其他硬件模块，电热水壶的加热和停止加热分别由继电器的开关状态来实现。
2、编程实现编写程序，包括温度检测、PID控制计算、控制电热水壶加热和停止加热、LCD显示等功能模块。
具体的程序实现细节见下文。
3、调试进行调试，测试温度控制系统的效果。
三、实验结果电热水壶温度控制的PID算法具体实现如下：``` c++// 定义PID控制器struct PID{float Kp; // P参数float Ki; // I参数float Kd; // D参数float pre_error; //上次误差float integral; //积分值} pid;pid.Kp = 5; // 由系统特性等确定pid.Ki = 0.1;pid.Kd = 1;const int relayPin = 2; // 继电器控制引脚2const int ledPin = 13; // LED控制引脚13void setup(){Serial.begin(9600);lcd.begin(16,2);pinMode(relayPin, OUTPUT);lcd.display();lcd.clear();// 变量初始化pid.pre_error = 0;pid.integral = 0;}void loop(){// 读取温度float temp = getTemperature();// 计算PIDfloat error = setpoint - temp;pid.integral += error * sampleTime;float derivative = (error - pid.pre_error) / sampleTime;float output = pid.Kp * error + pid.Ki * pid.integral + pid.Kd *derivative;// 控制电热水壶if(output > 0){digitalWrite(relayPin, HIGH); digitalWrite(ledPin, HIGH); }else{digitalWrite(relayPin, LOW); digitalWrite(ledPin, LOW); }// 保存本次误差pid.pre_error = error;// 显示温度和PID值lcd.setCursor(0, 0);lcd.print("Temp:");lcd.print(temp, 1);lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("PID :");lcd.print(output, 1);// 延时一段时间delay(sampleTime);}// 读取温度float getTemperature(){byte data[12];byte addr[8];if ( !ds.search(addr)){ds.reset_search();delay(250);return -1000;}if ( OneWire::crc8( addr, 7) != addr[7]){Serial.println("CRC is not valid!");return -1000;}if ( addr[0] != 0x28){Serial.println("Device is not a DS18B20 family device."); return -1000;}ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0x44,1);byte present = ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0xBE);for (int i = 0; i < 9; i++){data[i] = ds.read();}int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0];if (type_s){raw = raw << 3;if (data[7] == 0x10){raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6];}}else{byte cfg = (data[4] & 0x60);if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7; // 9 bit resolution, 93.75 ms else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3; // 10 bit res, 187.5 ms else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1; // 11 bit res, 375 ms// default is 12 bit resolution, 750 ms conversion time}float celsius = (float)raw / 16.0;return celsius;}```实验通过控制器成功将水温控制在设定值40℃左右，且温度波动很小，表明PID控制器具有很好的控制效果。
锅炉夹套水温PID整定实验（动态）
实验七、锅炉夹套水温PID 整定实验（动态）一、实验目的1）、了解不同单回路温度控制系统的组成与工作原理。
2）、研究P 、PI 、PD 和PID 四种调节器分别对温度系统的控制作用。
3）、改变P 、PI 、PD 和PID 的相关参数，观察它们对系统性能的影响。
4）、了解PID 参数自整定的方法及参数整定在整个系统中的重要性。
5）、分析动态的温度单回路控制和静态的温度单回路控制不同之处。
二、实验设备1）、过程控制实验装置，配置：计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根2）、计算机软件系统 三、实验原理图7-1、温度控制系统图7-1为一个闭环单回路的锅炉夹套温度控制系统的结构框图，锅炉夹套为动态循环水，单相泵、电动调节阀、锅炉夹套组成循环供水系统。
实验之前，单相泵、电动调节阀供水系统在通过阀13将锅炉夹套的水加至有溢出。
实验投入运行以后，调节电动调节阀的开度，使锅炉夹套的水处于平稳循环状态。
静态闭环单回路的锅炉夹套温度控制，没有循环水加以快速热交换，而加热过程相对快速，散热过程相对比较缓慢，调节的效果受对象特性和环境的限制，在精确度和稳定性上存在一定的误差。
增加了循环水系统后，便于热交换及加速了散热能力，相比于静态温度控制实验，在控制的精度性，快速性上有了很大的提高。
本系统所要保持的恒定参数是锅炉夹套温度给定值，即控制的任务是控制锅给定值智能调节仪电加热管锅炉夹套对象温度变送器T（温度）-+e扰动炉夹套温度等于给定值，采用工业智能PID调节。
四、实验内容与步骤1、设备的连接与检查实验接线方法如图7-2所示：图7-2、实验接线图1）、三相、单相空气开关打在关的位置2）、将锅炉夹套水温+（正极）接到任意一个智能调节仪的1端（即RSV的正极），将锅炉夹套水温-（负极）接到智能调节仪的2端（即RSV的负极）。
3）、将智能调节仪的4~20mA输出端的7端（即正极）接至三相SCR移相调压装置的4~20mA输入端的+端（即正极），将智能调节仪的4~20mA输出端的5端（即负极）接至三相SCR移相调压装置的4~20mA输入端的-（即负极）。
PID温度控制实验
PID 温度控制实验PID( Proportional Integral Derivative)控制就是最早发展起来的控制策略之一,它根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量对系统进行控制。
当我们不完全了解一个系统与被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID 控制技术。
由于其算法简单、鲁棒性好与可靠性高,被广泛应用于工业过程控制。
PID 调节控制就是一个传统控制方法,它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场,不同的现场,仅仅就是PID 参数应设置不同,只要参数设置得当均可以达到很好的效果。
本实验以PID 温度控制为例,通过此实验可以加深对检测技术、自动控制技术、过程控制等专业知识的理解。
一、实验目的 1、了解PID 控温原理2、掌握正校实验的方法,并用正交实验法来确定最佳P 、I 、D 参数3、会求根据温度变化曲线求出相应的超调量、稳态误差与调节时间的方法 二、仪器与用具加热装置、加热控制模块、单片机控制及显示模块、配套软件、电脑。
三、实验原理1、数字PID 控制原理数字PID 算法就是用差分方程近似实现的, 用微分方程表示的PID 调节规律的理想算式为:01()()[()()]tP D I de t u t K e t e t dt T T dt=++⎰ (1)单片机只能处理数字信号,上式可等价于:10[()]nDn P n i n n i IT TU K e e e e T T-==++-∑ (2) (2)式为位置式PID 算法公式。
也可把(2)式写成增量式PID 算法形式:1112[(2)]D n n n P n n n n n n I T TU U U K e e e e e e T T----∆=-=-++-+ (3) 其中, e n 为第n 次采样的偏差量;e n-1为第n- 1次采样的偏差量;T 为采样周期;T I 为积分时间;T D 为微分时间;K P 为比例系数。
温度pid控制实验报告
温度pid控制实验报告温度PID控制实验报告引言：温度控制是工业生产中非常重要的一个环节，对于保证产品质量和提高生产效率有着至关重要的作用。
PID控制器是一种常用的温度控制方法，本实验旨在通过对PID控制器的实际应用，探究其在温度控制中的有效性和稳定性。
一、实验目的本实验旨在通过调整PID控制器的参数，实现对温度的精确控制，验证PID控制器在温度控制中的有效性。
二、实验器材和方法1. 实验器材：- 温度控制系统：包括温度传感器、加热器和PID控制器。
- 数据采集仪：用于记录和分析实验数据。
- 电脑：用于控制PID控制器和进行数据处理。
2. 实验方法：- 设置目标温度：根据实验要求，设定目标温度为X摄氏度。
- 参数调整：通过调整PID控制器的比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D），找到最佳参数组合。
- 实验记录：记录实验过程中的温度变化和PID控制器的输出信号。
- 数据分析：通过对实验数据的分析，评估PID控制器的性能。
三、实验结果与分析在实验过程中，我们首先设定了目标温度为X摄氏度，并通过调整PID控制器的参数来实现对温度的控制。
在初始阶段，我们选择了一个较小的比例系数，以避免温度波动过大。
随着实验的进行，我们逐渐增加了比例系数，同时调整了积分系数和微分系数，以达到更精确的温度控制。
通过实验数据的分析，我们发现PID控制器能够有效地控制温度，并在设定的目标温度附近保持稳定。
当温度偏离目标温度时，PID控制器会根据偏差大小和变化趋势来调整输出信号，以实现温度的快速调整和稳定控制。
尤其是积分和微分项的引入，使得PID控制器具有了更好的稳定性和抗干扰能力。
在参数调整过程中，我们发现比例系数的增加会加快温度的响应速度，但也容易引起过冲现象；积分系数的增加可以减小温度的稳态误差，但过大的积分系数可能导致系统不稳定；微分系数的增加可以提高系统的动态响应速度，但过大的微分系数可能引起噪声干扰。
综合考虑，我们通过实验得出了最佳的PID控制器参数组合，实现了对温度的精确控制。
pid控制实验报告
pid控制实验报告PID控制实验报告。
一、实验目的。
本实验旨在通过对PID控制器的调试和实验验证，掌握PID控制器的工作原理和调节方法，加深对控制原理的理解，提高实际控制系统的设计和调试能力。
二、实验原理。
PID控制器是一种常用的控制器，它由比例（P）、积分（I）、微分（D）三个部分组成。
在实际控制系统中，PID控制器通过对控制对象的测量值和设定值进行比较，产生误差信号，然后根据比例、积分和微分三个部分的参数进行计算，输出控制信号，使控制对象的输出值逼近设定值，实现控制目标。
三、实验装置。
本实验采用了PLC控制器和温度传感器作为控制系统，通过对温度传感器的测量值进行反馈控制，调节加热器的功率输出，控制温度在设定值附近波动。
四、实验步骤。
1. 首先，设置PID控制器的比例、积分和微分参数为初始值，将控制系统接通，使加热器开始工作。
2. 然后，通过监测温度传感器的测量值，观察加热器的工作状态和温度的变化情况。
3. 接着，根据实际情况，逐步调节PID控制器的参数，使控制系统的响应速度和稳定性达到最佳状态。
4. 最后，记录和分析不同参数下控制系统的响应曲线，比较不同参数对控制系统性能的影响，总结调节经验。
五、实验结果与分析。
经过一系列的实验调节，我们得到了不同参数下的控制系统响应曲线。
通过对比分析，我们发现：1. 比例参数的增大会加快系统的响应速度，但会引起超调和振荡现象；2. 积分参数的增大可以减小稳态误差，但会增加超调和振荡的幅度；3. 微分参数的增大可以减小超调和振荡，但会降低系统的响应速度。
六、实验结论。
通过本次实验，我们深入理解了PID控制器的工作原理和调节方法，掌握了控制系统的设计和调试技巧。
在实际工程中，我们可以根据实际需求，通过调节PID 控制器的参数，使控制系统达到最佳的性能指标。
七、实验心得。
通过本次实验，我们不仅学习了PID控制器的基本原理和调节方法，还提高了实际控制系统的设计和调试能力。
S7-200PID温度控制实验
《DCS 与现场总线控制系统应用》之DCS 温度（液位）控制实验实验三S7－200PLCPID 温度调节实验一一、实验目的1、定性掌握PID 控制原理，在此基础上理解PID 各调分量的调节作用；2、掌握S7—200PLC 中PID 调节指令的使用及编程（以温度调节为例，学习使用向导和不使用向导两种编程，本实验不使用向导），并初步学会PID 参数定方法。
二、实验内容1、S7—200PLC 与模块的硬件接线、S7—200PLCPID 指令应用2、掌握S7—200PLCPID 编程步骤3、掌握输入输出参数的标准化及PID 回路表的使用4、观察PID 自动调节与手动调节效果图（趋势曲线），并学习PID 参数整定方法5、以温度控制为例进行PID 调节模拟，观察效果（有模拟量扩展模块的话，掌握EM231或者EM232或者EM235的连接及使用）6、改变设定值、积分时间、采样时间、微分时间，观察调节效果曲线，学会分析曲线图，定性掌握PID 参数整定方法 三、实验步骤1、硬件连接：S7—200CPU 与模拟量扩展模块的正确连接以EM235为例，连接图如下：（EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟 量输入和1路模拟量输出功能） M L ，丄MO w10lb 沌I 偏馬计配號EM 235模拟组合4输入门输出 (6ES7235-OKD22-OXAO )PSPSRA A 亠A-RBB+日-RCC+O RD 。
亠D-I~r~i_II_r~i_II —EJ —II —EJ —I250欧姆(内置】左图演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X+和X —；对于电流信号，将RX 和X+短接后接入电流输入信号的“+”端；未连接传感器的通道要将X+和X —短接。
对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。
EM235的常用技术参数：下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、由上表可知，DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性，当SW6为ON时，模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。
锅炉内胆水温PID控制实验
第五节锅炉内胆水温PID控制实验一、实验目的1。
根据实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的动、静态性能。
2。
比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。
3. 分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用。
二、实验设备1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置2。
计算机及相关软件3。
万用电表一只三、实验原理本实验以锅炉内胆作为被控对象，内胆的水温为系统的被控制量.本实验要求锅炉内胆的水温稳定至给定量，将铂电阻TT1检测到的锅炉内胆温度信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压(即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉内胆水温的目的.在锅炉内胆水温的定值控制系统中，其参数的整定方法与其它单回路控制系统一样，但由于加热过程容量时延较大，所以其控制过渡时间也较长，系统的调节器可选择PD或PID控制。
本实验系统结构图和方框图如图5—1所示。
图5-1 锅炉内胆温度特性测试系统（a）结构图 (b）方框图可以采用两种方案对锅炉内胆的水温进行控制：（一）锅炉夹套不加冷却水(静态）（二）锅炉夹套加冷却水(动态）显然，两种方案的控制效果是不一样的,后者比前者的升温过程稍慢，降温过程稍快.无论操作者采用静态控制或者动态控制，本实验的上位监控界面操作都是一样的。
四、实验内容与步骤1。
先将储水箱贮足水量,将阀门F1-1、F1-4、F1—5、F1—13全开，打开电磁阀开关，其余阀门关闭,启动380伏交流磁力泵，给锅炉内胆贮存一定的水量（要求至少高于液位指示玻璃管的红线位置），然后关闭阀F1-13、F1-4及电磁阀，打开阀F1—12，为给锅炉夹套供冷水做好准备。
2。
接通控制系统电源，打开用作上位监控的的PC机，进入的实验主界面,在实验主界面中选择本实验项即“锅炉内胆水温PID控制实验”。
3.合上三相电源空气开关，三相电加热管通电加热，适当增加/减少输出量,使锅炉内胆的水温稳定于设定值.4.按指导书第二章第一节中的经验法或动态特性参数法整定调节器参数,选择PID控制规律，并按整定后的PID参数进行调节器参数设置。
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温度PID 控制实验
一、实验目的
1．加深对PID 控制理论的理解；
2．认识Labview 虚拟仪器在测控电路的应用；
3．掌握时间比例P、积分I、微分D 对测控过程连续测控的影响以及提高测控系统的精度；
4．通过实验，改变P、I、D 参数，观察对整个温度测控系统的影响；
5．认识固态继电器和温度变送器，了解其工作原理。
二、预习要点
1．PID 控制理论与传递函数。
请学生在0-100 的范围里，自己选择较好的KP，KI，KD 值，用该控制参数进行后续实验；
2．了解A/D、D/A 转换原理；
3．Labview 虚拟仪器图形软件（本实验指导书附录中对使用环境详细介绍）。
三、实验原理
温度是通过固态继电器的导通关断来实现加热的，控制周期即是一个加热和
冷却周期，PID 调节的实现也是通过这个周期实现的，在远离温度预设值的时固
态继电器在温度控制周期中持续加热（假设导通时间是T），在接近温度预设值
时通过PID 得到的值来控制这一周期内固态继电器的开关时间（假设导通时间是
1/2T）维持温度（假设导通时间是1/4T）。
如图1 所示：
图1 加热周期控制示意图
8
四、实验项目
1．用PID 控制水箱温度；
2．用控制效果对比完成数据对比操作，选出最佳值。
五、实验仪器
ZCK-II 型智能化测控系统。
六、实验步骤及操作说明
1．打开仪器面板上的总电源开关，绿色指示灯亮起表示系统正常；
2．打开仪器面板上的液位电源开关，绿色指示灯亮起表示系统正常；
3，确保贮水箱内有足够的水，参照图2 中阀门位置设置阀门开关，将阀门1、3、5、6 打开，阀门2、4 关闭；
图2 水箱及管道系统图
4．参看变频器操作说明书将其设置在手动操作挡；
5．单击控制器RUN 按钮，向加热水箱注水，直到水位接近加热水箱顶部，完
全
淹没加热器后单击STOP 按钮结束注水；
6．关闭仪器面板上的液位电源开关，红色指示灯亮起表示系统关闭；
7．打开仪器面板上的加热电源开关，绿色指示灯亮起表示系统正常；
8．打开计算机，启动ZCK-II 型智能化测控系统主程序；
9．用鼠标单击温度控制动画图形进入温度控制系统主界面，小组实验无须在个
人信息输入框填写身份，直接确定即可；
10．在温度系统控制主界面中，单击采集卡测试图标，进入数据采集卡测试程序。
请在该选项中确定选择设备号为端口1，因为我们接入数据采集卡的端口是1 号
9
端口，其他数据端口留做其他方面使用的，所以切记不能选错，否则程序会报
错
并强制关闭。
选择采集通道时请选择0 号通道即温度传感器占用的通道。
控制上、
下限选项是为设置报警电路所预设的，在本实验中暂未起用该功能，感兴趣的
同
学可以试着完善它，本实验报警数值是+1V 以下和+5V 以上，这里只做了解即可。
采样点数（单位：个）、采样速率（单位：个/秒）和控制周期（单位：毫秒）
请
参照帮助显示区进行操作，一切设置确认无误后即可单击启动程序图标，观察
温
度和电压的变化，也可以单击冷却中左边的开关按钮进入加热程序，观察温度
上
升曲线及电流表和电压表变化，确认传感器正常工作后点击程序结束，等待返
回
主界面图标出现即可返回温度控制主界面进入下一步实验。
11．在温度系统控制主界面中，单击传感器标定图标，进入传感器标定程序。
本
程序界面和数据采集卡测试程序界面基本相同，操作请参照步骤10 进行，一切
设置确认无误后即可单击启动程序图标，观察温度和电压的变化，同时用温度
测量加热箱内水温，并用传感器标定控制图标完成精确标定。
建议不要使用开
关
按钮进入加热程序，影响标定精确度，确认标定完成后点击程序结束，等待返
回
主界面图标出现即可返回温度控制主界面进入下一步实验；
12．在温度系统控制主界面中，单击简单PID 系统图标，进入简单PID 温度控
制系统程序。
点击控制参数图标，进入控制参数设定界面，按照参数表1 中的
小
组1 给定的预设参数填写。
确定返回后点击采集参数图标按照参数表1 中的小组
1 给定的预设参数填写。
确定返回后点击启动程序图标，观察实验波形，波形
满
意或者超过实验10 分钟后点击停止程序图标并用事后观察观察具体波形情况并
记录数据于表2 中，记录完毕保存数据（保存的数据可以随意编辑文件名，但
请
不要更换文件夹以方便教师统一管理）；
表1
温度设定值℃控制周期ms Kp Ki Kd 采样点数采样速率
小组1 30 3000 10 0 6 1000 1000
小组2 35 3000 10 8 0 1000 1000
小组3 40 3000 10 8 6 1000 1000
13．点击重置程序图标，重复步骤12 的操作按表1 中的小组2 给定的预设参数
重新设置控制参数和采集参数（重置后程序返回默认值，即使和上次一样的数
值
也必须重新输入），观察、记录并保存数据；
14．重复步骤13 完成小组3 中给定数值的操作。
完成后结束程序返回温度控制
主程序，进入单人实验；
15．单人实验首先单击复位（换人）图标，在个人信息输入框中正确输入您的
班
级、姓名、学号，输入完成后请在本次授课实验教师处选择您的指导老师，至
此
您所做实验的实验数据路径将被正式记录给您的授课教师，供其参考评分，您
无
须担心，请按实验步骤继续进行实验；
16．通过实验步骤12、13、14 和您预习时找出的理想KP、KI、KD 值进行比较，应该不难得出一个最佳的控制参数，那么还等什么，再次点击进入简单PID 温
度
控制系统，在控制参数里输入您理想的PID 参数吧，如实验数据另自己满意请
存数据用于做之后的数据对比实验。
在简单PID 温度控制系统完成实验并保存
数
据后，结束程序返回温度控制主程序，请点击保存程序，方便教师评定。
之后
下
一名同学请重复步骤15、16 完成自己的实验；
17．当全部同学完成单人实验后，在温度控制系统主界面下单击控制效果对比
进
入控制效果对比程序，在路径选择右边单击打开图标选择大家保存*.dat 文件进
10
行对比，用最好的数据来完成表3。
对比完毕返回主程序，点击退出程序选择程序结束。
七、注意事项
1．个人信息输入框中输入的个人信息及本次授课实验教师处选择的指导老师务必填写正确，由于本实验的透明性和数据的保密性，该实验无须安排考试，所
有
成绩按照实验数据和实验报告的好坏来评定即可（不代表学校意见）；
2．进入数据采集卡测试程序时，加热不得超过摄氏30 度（因为本系统没有制
冷
装置，所以降温速度比较慢，为了后续实验的正常进行，请不要长时间加热）；3．进入传感器标定程序后，传感器一经标定，后续实验将以标定后的值为基准，传感器一经标定请不要退出温度控制主程序，否则标定会失效，标定只对本次
实
验有效，如误操作导致程序重启请重新完成标定；
4．第1 次PID 实验时，设定温度值可能与环境温度相差较大，加热时间依情况
而定，由于条件不允许人手一台仪器做实验，所以每次实验最好在8 分钟内结束；
5．简单PID 温度控制程序和温度控制系统主界面中均有保存数据选项，单人实
验请务必按照实验步骤里的保存步骤进行保存。
这个直接关系到您的实验评定
及
教师评分；
6．加热前必须确保加热水箱内的液面高出加热丝，防止干烧造成实验事故。
八、实验报告
1．小组实验数据记录：
表2
2．比较好的PID 参数设置以及实验数据：
小组1 的Kp= Ki= Kd= 采样点数= 采样速率= 温度设定=
小组2 的Kp= Ki= Kd= 采样点数= 采样速率= 温度设定=
小组3 的Kp= Ki= Kd= 采样点数= 采样速率= 温度设定=
表3
九、思考题：
1．为什么本实验将温度的控制周期设置在3000ms？时间过短或过长都会影响到
那些地方？您能不能找到更好的控制周期呢？
2．在实际测控系统中，PID 参数是否有一个最佳理想值？。