基于PID的恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師：張忠賢學(xué)生姓名：周益丹基于ＰＩＤ的恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、課題研究的目的、意義二、方案的選擇與確定三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)六、MATLAB仿真七、課題展望電阻爐的溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后性和時(shí)變性的特點(diǎn)。例如：其升穩(wěn)單向性是由于電加熱的升穩(wěn)、保溫主要是通過(guò)電阻加熱；降溫則通常是依靠自然冷卻，當(dāng)溫度一旦超調(diào)，就無(wú)法用控制手段使其降溫，因而很難用數(shù)字方法建立精確的模型，并確定參數(shù)。一、課題研究的目的、意義由于PID控制技術(shù)最為成熟，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)容易調(diào)整，不必求出被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型就可以調(diào)節(jié)，所以在恒溫控制系統(tǒng)中通常采用PID控制。應(yīng)用傳統(tǒng)的模擬電路控制方法，由于電路復(fù)雜，器件太多，往往很難達(dá)到理想的控制效果。二、方案的選擇與確定三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)幾種方案的比較，最終確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如下圖所指示：通過(guò)AT89S52單片機(jī)對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算，利用PID調(diào)節(jié)器的輸出控制固態(tài)繼電器的通斷，通過(guò)加熱器加溫與停止即可達(dá)到控制溫度恒定的目的。預(yù)定的溫度是通過(guò)鍵盤(pán)電路輸入的。而PID參數(shù)Kp、Ki、Kd是通過(guò)穩(wěn)定邊界法整定得到。四、系統(tǒng)的主要硬件電路本設(shè)計(jì)的硬件電路由四大模塊電路組成：電源電路溫度采集電路鍵盤(pán)及顯示電路加溫控制電路電源電路

溫度采集電路鍵盤(pán)及顯示電路（一）鍵盤(pán)及顯示電路（二）

加溫控制電路系統(tǒng)原理圖五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（一）

PID調(diào)節(jié)器控制原理PID的計(jì)算公式采用位置式算法+

五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（二）PID計(jì)算程序的流程圖六、MATLAB仿真（一）系統(tǒng)仿真方框圖六、MATLAB仿真（二）使用邊界法整定PID參數(shù)分為以下幾個(gè)步驟：將積分系數(shù)Ki和Kd

設(shè)為0，Kp置較小的值，使系統(tǒng)投入穩(wěn)定運(yùn)行。若系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，則采用其它校正方式。逐漸增大比例系數(shù)Kp，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，即所謂臨界振蕩過(guò)程。記錄此時(shí)臨界振蕩增益Kp和振蕩周期T。按照下表4.1所指示的經(jīng)驗(yàn)公式和校正裝置類(lèi)型整定相應(yīng)的PID參數(shù)，然后再進(jìn)行仿真。六、MATLAB仿真（三）Kp=0.03，Ki=0.029，Kd=0.008

PID調(diào)節(jié)后系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)

七、課題展望單片機(jī)實(shí)現(xiàn)恒溫控制

PLC實(shí)現(xiàn)恒溫控制

模擬PID調(diào)節(jié)的恒溫控制

數(shù)字PID調(diào)節(jié)的恒溫