20【毕业设计】PID在水温控制系统中的应用文档

可以有效的改善快速性和超调量之间的矛盾，使控制系统达到满意的控制效果。

传统数字算法的改进传统数字算法位置式控制算法。

位置式控制算法描述为式中⋯⋯为采样序号为第次采样时刻的计算机输出值为第次采样时刻输入的偏差值为积分系数为微分系数为比例系数为积分时间常数为微分时间常数为采样周期。

该算法的优点是原理简单易于实现缺点是每次输出均与先前状态有关，试后固化在单片机的中采用行扫描法判断按键的扫描码，具体的方法如下首先判断键盘中有无键按下将全部行线全置低，然后读取输入列线值，查看其输入值，若输入列线值全为，则表相连的不再是标准的机键盘，而是只有脚的单片机和简单按键开关组成的仿真机键盘，如图所示图仿真机键盘键盘扫描程序的设计在此设计这仿真键盘的键盘扫描程序，采用单片机汇编语言，程序调输出端采用功率器件，般为可控硅或大功率场效应管，可以驱动大功率负载。

固态继电器是在输入信号的控制下实现对负载电路的通断切换，成功地实现了微小信号数字逻辑电平对大功率负载的控制人机交换模块机键盘接口宽等特性，使的输入端能由微处理器或集成电路输出电平直接驱动。

由于光耦合器为电流驱动型器件，若采用或等逻辑电平控制时，最好采用有足够带载能力的低电平驱动，即输入端采用低电平控制。

件多为光耦合器，可以在输入输出端形成很高的绝缘耐压，它为入输出端提供个通道的同时，在电气上也隔开了输出对输入的影响，因此可直接与计算机输出接口相接。

光耦合器具有输入功率小灵敏度高输入电压范围继电器控制加热设备的方式。

随机型继电器采用低电压输入方式，般为，用可控硅做输出器件。

这样控制部分与大功率部分实现隔离，可抑制干扰。

过零型交流固态继电器中，的输入端采用隔离耦合电路，元方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

的分辨率可根据实际情况在位间选择。

温度检测是电器中常见的物理量检测，利用温度传感器可以将温度的变化转换为电信号，以此对电器进行智能控制。

功率模块采用随机型固态转换，并由软件对所采集数据进行非线性校正。

温敏传感器是种新型的体积小适用电压宽与微处理器接口简单的数字化温度传感器，测量温度范围为。

，精度为土。

。

现场温度直接以线总线的数字主循环函数处理，芯片命令接包含了芯片的各种功能子程序，其他部分只要调用子程序就可实现对芯片的控制。

温度采集电路是用来采集被控对象的温度，由温度传感器和运放构成温度电压转换，构成设备驱动程序和客户端应用软件。

固件程序编写是整个数据采集系统硬件设计中最重要的部分，是系统的灵固件程序的优劣直接影响到系统的性能和质量。

中断服务程序负责判别主机发来的命令并且把数据传输到缓冲器中以待统的总体流程系统总体流程图所示图系统总体流程图数据采集系统采用单片机的数据采集系统，该系统由硬件和软件两部分组成。

硬件主要包括控制器及其固件程序接芯片转换电路。

软件部分主要包括系统，方案是通过探究各种算法的优劣，希望能找到更精确更理想的算法得出系统控制量，然后以脉宽调制波的形式输出给功率器件。

并且为了保证系统稳定运行，在软硬件方面都采取了相应的措施。

水温控制系常规的控制方法，这种方法简单实用，可靠性高，能满足大多数温度控制要求但是控制参数的整定依赖于被控对象的数学模型，当对温度精度要求高时，很难得到满意的控制效果。

本文以为核心的水温控制五参考文献引言目前多数水温控制系统仍采用传统数字算法的改进三结束语四致谢词系统控制算法日常用的算法主要有数字，智能，模糊键盘扫描程序的设计抗干扰模块键盘扫描程序的设计抗干扰模块系统控制算法日常用的算法主要有数字，智能，模糊传统数字算法的改进三结束语四致谢词五参考文献引言目前多数水温控制系统仍采用常规的控制方法，这种方法简单实用，可靠性高，能满足大多数温度控制要求但是控制参数的整定依赖于被控对象的数学模型，当对温度精度要求高时，很难得到满意的控制效果。

本文以为核心的水温控制系统，方案是通过探究各种算法的优劣，希望能找到更精确更理想的算法得出系统控制量，然后以脉宽调制波的形式输出给功率器件。

并且为了保证系统稳定运行，在软硬件方面都采取了相应的措施。

水温控制系统的总体流程系统总体流程图所示图系统总体流程图数据采集系统采用单片机的数据采集系统，该系统由硬件和软件两部分组成。

硬件主要包括控制器及其固件程序接芯片转换电路。

软件部分主要包括设备驱动程序和客户端应用软件。

固件程序编写是整个数据采集系统硬件设计中最重要的部分，是系统的灵固件程序的优劣直接影响到系统的性能和质量。

中断服务程序负责判别主机发来的命令并且把数据传输到缓冲器中以待主循环函数处理，芯片命令接包含了芯片的各种功能子程序，其他部分只要调用子程序就可实现对芯片的控制。

温度采集电路是用来采集被控对象的温度，由温度传感器和运放构成温度电压转换，构成转换，并由软件对所采集数据进行非线性校正。

温敏传感器是种新型的体积小适用电压宽与微处理器接口简单的数字化温度传感器，测量温度范围为。

，精度为土。

。

现场温度直接以线总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

的分辨率可根据实际情况在位间选择。

温度检测是电器中常见的物理量检测，利用温度传感器可以将温度的变化转换为电信号，以此对电器进行智能控制。

功率模块采用随机型固态继电器控制加热设备的方式。

随机型继电器采用低电压输入方式，般为，用可控硅做输出器件。

这样控制部分与大功率部分实现隔离，可抑制干扰。

过零型交流固态继电器中，的输入端采用隔离耦合电路，元件多为光耦合器，可以在输入输出端形成很高的绝缘耐压，它为入输出端提供个通道的同时，在电气上也隔开了输出对输入的影响，因此可直接与计算机输出接口相接。

光耦合器具有输入功率小灵敏度高输入电压范围宽等特性，使的输入端能由微处理器或集成电路输出电平直接驱动。

由于光耦合器为电流驱动型器件，若采用或等逻辑电平控制时，最好采用有足够带载能力的低电平驱动，即输入端采用低电平控制。

输出端采用功率器件，般为可控硅或大功率场效应管，可以驱动大功率负载。

固态继电器是在输入信号的控制下实现对负载电路的通断切换，成功地实现了微小信号数字逻辑电平对大功率负载的控制人机交换模块机键盘接口相连的不再是标准的机键盘，而是只有脚的单片机和简单按键开关组成的仿真机键盘，如图所示图仿真机键盘键盘扫描程序的设计在此设计这仿真键盘的键盘扫描程序，采用单片机汇编语言，程序调试后固化在单片机的中采用行扫描法判断按键的扫描码，具体的方法如下首先判断键盘中有无键按下将全部行线全置低，然后读取输入列线值，查看其输入值，若输入列线值全为，则表示无键按下，若输入列线值不全为，则表示键盘中有键按下，进行第步操作判断按键的扫描码依次将各行线输出置为低电平，再输入列线值，若发现列为低，则说明该列与置为低电平的行交叉点处的按键被按下了，就此形成的行线例线值即是按键的扫描码抗干扰模块为了加强系统的稳定性，提高其抗干扰能力，在软件和硬件上都采取了相应的措施。

外围电路采用固态继电器来控制加热器件由于固态继电器是以可控硅做输出的器件，所以避免了大电流信号对系统的干扰。

增加了看门狗芯片，设定好复位时间后他可以在程序跑飞的情况下给单片机复位。

软件设计方面，采集温度数据时为了防止偶然的干扰使采集到的信号发生偏差，因而采用了数值滤波的方法。

为了防止单片机中的重要数据在受干扰时被冲毁，在程序中的偏差量为采样周期为积分时间为微分时间为比例系数。

根据推理写出输出表达式为本系统采用单片机控制，系统实际采用的增量式控制算法为两个式子相减得增量计算法公式用控制系统的阶跃响应曲线，分析了不同响应时间阶段三个增益调节参数的理想变化情况，并根据这种变化，分别给出两个目标位置，第二目标位置是最终要求到达的位置通过这样的调整结合传统算法。

可以有效的改善快速性和超调量之间的矛盾，使控制系统达到满意的控制效果。

传统数字算法的改进传统数字算法位置式控制算法。

位置式控制算法描述为式中⋯⋯为采样序号为第次采样时刻的计算机输出值为第次采样时刻输入的偏差值为积分系数为微分系数为比例系数为积分时间常数为微分时间常数为采样周期。

该算法的优点是原理简单易于实现缺点是每次输出均与先前状态有关，要对进行累加，运算工作量大，而且输出的对应的是执行机构的实际位置，如计算机出现故障，的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化。

增量式控制算法。

增量式控制算法描述为式中。

该算法的优点是由于计算机输出增量，误动作时影响小当计算机发生故障时，由于输出通道或执行装置具有信号锁存作用，故仍能保持原值。

控制增量的确定仅与最近次的采样值有关，易通过加权处理而获得较好的控制效果。

其不足之处为积分截断效应大有静态误差溢出的影响大。

积分分离式控制算法。

积分分离控制算法描述为当即偏差值比较大时，采用控制，可避免过大的超调，又使系统有较快的响应。

当时，即偏差值比较小时，采用控制，可保证系统的控制精度。

算法的调试在实际应用中，传统算法在超调的处理上都是采用现场调试，使其尽可能的小，而且稳定时间较长。

对于些需要快速达到稳定状态的情况，利用传统控制算法实现较传统算法难，而超调量从理论上分析是不响应曲线图可避的过大的超调量还会给生产实践带来很多不必要的损失。

我们期望系统能够实现快速稳定抗干扰能力强的状态快速性会带来超调量大的后果，超调量大自然带来的是稳定时间加长，影响系统的快速性。

超调量的产生不仅与所调参数有关，而