温度的PID控制及程序示例

1、精选优质文档-倾情为你奉上 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

2、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。3 PID算法：由时域的公式离散化后可得如下公式：y(k) =

3、 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

4、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) 比例带置于较大的值。将系统投入运行。 （ = 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，记录此时的值（设为S），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

5、经验公式计算、TI及TD的参数。表衰减曲线法整定计算公式衰减率 整定参数调节规律(1/Kp)T IT D0.75P S PI1.2 S0.5T S PID0.8 S0.3T S0.1T S0.9P S PI1.2 S2T r PID0.8 S1.2T r0.4T r 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<reg51.h> #include<intrins.h> #define N0 40536#define nop() _nop_()#define uchar unsigned

6、 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 table15;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=P26;sbit OE=P25;sbit START=P27;sbit lcden=P32

7、;sbit lcdrw=P31;sbit lcdrs=P30;sbit pwm=P33;/* 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 co

8、m) 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);lcden = 1;delay(5);lcden = 0;/* LCD初始化*/void lcd_init()lcden = 0;write_com(0x38);delay(5);write_com(0x0f);de

9、lay(5);write_com(0x06);delay(5);write_com(0x01);delay(5);write_com(0x80);delay(5);write_com(0x01); /* 定时器初始化*/void time_init()EA = 1;ET0 = 1;ET1 = 1;TR0 = 1;TR1 = 1;TMOD = 0x11; TH0 = N0/256; TL0 = N0%256;TH1 = 0X3C;TL1 = 0XB0;/* PID算法系数装载*/void Pid_init()hightime= 0; /输出的占空比e1 = 0; /本次的温度差e2 = 0; /

10、前一次的温度差e3 = 0; /两次前的温度差kp = 10; /需要根据试验确定参数ki = 5; /需要根据试验确定参数kd = 5; /需要根据试验确定参数/* 温度比较 PID算法*/void pid_ys()if(rltemp<settemp) /如果实际温度小于设定温度值if(settemp-rltemp>20) / 如果相差20度（根据实际情况确定是多少）hightime=100;/全速加热else /否则运行PID算法进行平滑加热 e1 = settemp-rltemp;duk=(kp*(e1-e2)+ki*e1+kd*(e1-e2*2+e3)/10; / 式（1）

11、 因为Kp是10，输入放大了10倍，所以duk的输出结果需要除以10uk = uk+duk;/*式（1）与上面提到的公式类似y(k) = y(k-1)+(Kp+Ki+Kd)*e(k)-(Kp +2*Kd)*e(k-1) + Kd*e(k-2) 可以写成 y(k)-y(k-1)=(kp*(e(k)-e(k)+ki*e(k)+kd*(e(k)-e(k-1)*2+e(k-2) 式（1）中 duk 相当于y(k)-(k-1) */if(uk>100)uk = 100; /设置饱和控制，else if(uk<-100)uk = -100;if(uk<0)hightime=-uk;els

12、ehightime=uk;e3 = e2;e2 = e1;if(rltemp>=settemp)/如果实际温度大于设定值if(rltemp-settemp >0) /只要实际温度与设定值不相等hightime=0; /停止加热else /e1 = rltemp-settemp;duk=(kp*(e1-e2)+ki*e1+kd*(e1-e2*2+e3);uk = uk+duk;if(uk>100)uk = 100;else if(uk<-100)uk = -100;e3 = e2;e2 = e1; /* 主函数*/void main() uint i;time_init(

13、);/定时器初始化Pid_init();/ PID初始化lcd_init();/ LCD初始化table15=0x43;table14=0xdf;table12=0x2e;/小数点 摄氏度符号ASCII码 for(i=0;i<15;i+) /带循环第一行显示"Real-time Temp:" write_data(tablei);delay(20);while(1) t=data1*196/100;table13=(t%100)%10+0x30;table11=(t%100)/10+0x30;table10=t/100+0x30; /以上温度数据转化rltemp = t; /给PID算法装载实际值 write_com(0x80+0x45);/写LCD第二行的初地址for(i=0;i<5;i+) /该循环显示温度值write_data(table1i);delay(20);pid_ys();/运行温度比较 PID算法/* 温度采集转换的定时中断 0.5s刷新一次数据*/void timer0() interrupt 1 uint j;j+;if(j=20)OE = 0;START = 0;_nop_();START = 1;_nop_();START = 0; while(EOC=0)