基于PID的恒温控制 .doc

1、扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计说明书(论文)作 者 : 学 号：教 研 室 : 电气教研室 专 业 : 电气自动化技术 题 目 : 基于 PID 的恒温控制 指导者： 评阅者： 2016 年 5 月扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 基 于 PID 的 恒 温 控 制 综合成绩： 指导者评语：指导者(签字)： 2016 年 月 日毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语评阅者评语：评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人(签字)： 2016 年 月 日毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文

2、 ） 中 文 摘 要摘 要温度参数是在工业生产中最基础也是最关键的参数之一，也是人们生活中离不开的参数，随着现在科技的发展，各个工厂越来越重视及时的温度测量及反馈，这样便可以以及时的做出反应和警报，减少损失等。所以，研究温度测量以及控制变得尤为重要。本次课题是将 AT89C52 作为主控件，运用的是 PID 控制的基本原理和 PID 控制的设计方案。采用的温度传感器是现在市面上使用率很高的 DS18B20。DS18B20测温，并将所测的数据发送给单片机，由单片机来处理。这边不但是能测量温度，还由单片机所处理的数据来控制温度， 本次设计的硬件采用主控元件，测温电路，控温电路，显示电路等等组成。而

3、软件部分则采用的是显示程序、信号处理程序、警戒警报程序，按键程序等等程序组成。关键词：温度检测，温度控制，PID 算法专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 I 页 共 II 页目 录摘 要 IV1 绪论 .11.1 课题的来源 .11.2 课题的意义 .11.2.1 温控的发展与现状 .11.3 课题的主要研究内容 22 硬件设计 32.1 控制模块设计 .32.1.1 单片机的选择 32.1.2 引脚的功能 52.1.3 单片机电路设计 62.1.4 电源设计 72.2 温度采集模块设计 .82.2.1 关于 DS18B20 的简介 82.2.2 DS18B20 的结构组成

4、 82.2.3 DS18B20 的供电方式 112.2.4 DS18B20 引脚功能介绍 112.3 控制模块设计 .122.4 显示按键模块设计 .142.4.1 LCD1602 的各项参数 .152.4.2 LCD1602 的特点 .162.4.3 按键电路设计 162.5 报警模块的设计 .173 软件设计 183.1 主程序的设计 .183.2 DS18B20 读温程序设计 193.3 键盘扫描程序设计 .203.4 报警程序设计 .203.5 PID 控制的发展 213.5.1 PID 控制算法 .214 系统仿真 26总结 30致谢 31参考文献 32附录 33专 科 毕 业 设

5、计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 39 页1 绪论1.1 课题的来源人们生活中的方方面面都是离不开温度的，而温度的测控也是和人们的生活紧密相连的。市面上现在常用到的基本都是热电偶以及热电阻。这样的感温原件由于其的工作方式导致其不是很灵活且准确度不是很高。而本次用到的 DS18B20，在与单片机相结合以后，不但能灵活方便的对温度进行检测控制，而且也大大了提升了精确度。单片机以它小巧的“身材”，简单方便的控制已经被越来越多的产品运用，越来越多的产品也已经离不开了单片机。1.2 课题的意义在现如今，模拟式的温度传感器已经不再流行，它们已经逐渐向数字式等形式方向发展。在以前，温度传感的运

6、用不是太多，而且电路也比较简单。所以一般的使用热敏电阻等元器件来感温也不是太鸡肋，不过随着现在的发展，电路越来越复杂，所要求的精度也越来越高，一般感温元器件的运作方式不但感温不精准，而且也会使得电路设计变得复杂，所以这时候需要一个能替代它们来出色完成任务的传感器。DS18B20 是现在运用的最多的一款测温元件，用它来作为检测元件，他可以通过单片机加 LCD 直接将它所测到的温度读显出来，这样大大的减少了很多步骤，而且它的测温范围广泛，一般是在负五十度到一百三十度之间，且精度很高，分辨率最大可以达到 0.0595 度。已经能满足绝大多数非特殊工作环境的需求。1.2.1 温控的发展与现状经过这些年

7、的发展，温测方面的技术得到了快速的发展，尤其是理论部分，已经趋向于成熟，但在实际测量方面还是有着各种问题需要去解决去改进，如如何能在短时间内甚至实时的将所测的温度采样反馈，以及如何保证传输的正确。温测温控技术一般是由两方面组成。测量与控制。在测量反面，发展最早的是接触式的测量方式，它有着简单的结构，可靠的测量以及专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 39 页其成本低受到很多设计者的喜爱。它能够较为准确的将测量的真实温度反馈。不过，由于其自身的物理原因，它不能快速的测量短时间内的温度变化，且不适合具有强腐蚀的工作环境下使用以及温度超高的环境下使用。对于运动中的物体也

8、难以进行温度的测量。此外还有一种测温方式。它采用非接触式的测温方式，它通过测量物体的能量反馈来进行测量，这样的测量方式极大的解决了接触式遇到的问题，且测温响应快。不过相对而言，非接触式的缺点便是无法达到接触式的测量精准。而且其结构复杂，成本高等。所以，在实际运用时，需先考虑设计的需求再去选择测温的方式。控制方面：现在在工业中使用的温控技术一般有定值开关温控、PID 控温、智能温度控制等等控温方法。不同的场合结合所需求达到的精度以及质量，可以选择合适的温控方法1.3 课题的主要研究内容1,、整体设计总体设计的主要内容有：利用单片机作为系统的主控制器，利用 DS18B20 作为温度传感器，将信号送

9、入单片机进行处理，经过 PID 算法后，单片机的输出用来控制加热棒的输出功率，从而实现对温度的控制。2、整体设计的基本要求整体布局的要求有如下几点：一、要在温度控制系统上进行全局的思考。二、对每个部分的作用以及工作原理进行分析解释三、在做硬件设计时，要做到有理有据，有计算有分析。而且元器件的各个型号等都需要明确的标出四、软件设计可使用 C 语言或者汇编语言专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3 页 共 39 页2 硬件设计硬件设计基本由以下部分组成，如图 2-1 便是五个部分的关系图图 2.1 硬件框图键盘输入温度显示：按键显示模块DS18B20 温度传感器：温度采集模块单

10、片机：控制模块。温度控制模块蜂鸣警报：报警模块2.1 控制模块设计市面上有很多类型的单片机，各有所长也各有所短，在对比了各个单片机以后，选择了 AT89C52 单片机。2.1.1 单片机的选择最为常用的单片机有 51,52 等等单片机系列AT89C51 的 主要特性：寿命长，4K 字节存储器专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 39 页工作在 0HZ 到 24HZ 之间具有程序保密锁定功能一百二十八八的 ROMI/0 口线三十二条拥有两个定时器拥有两个计数器拥有六个中断源可使用串行通道低功耗自带时钟电路AT89C52 的特性可以与 51 兼容寿命长，自带 8K 存

11、储器一千次擦写工作电压可以在 4V 到 5.5V 之间工作在 0HZ 到 33HZ 之间具有加密功能二百六八的 RAM八个中断源低功耗可以在断电以后中断可唤醒自带定时器灵活编程等本次采用的是 AT89C52 单片机所选单片机的简单介绍AT89C52 是一个低电压,高性能 CMOS 8 位单片机,片内含 8k bytes 的可反复擦写的专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 39 页Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准 MCS-51 指令系统,片内置通用 8

12、 位中央处理器和 Flash 存储单元单片机有如下的特点：（1）、相比而言，可靠性更高（2）、抗外界干扰能力强（3）、可控性强（4）、相比其他的芯片而言具有极高的性价比（5）、低电压（6）、扩展多2.1.2 引脚的功能AT89C51 的引脚图见 2-2图 2-2 AT89C52 引脚图 vcc 为电源端 提供 5v 电压Vss 为接地端 XTAL2 振荡器的输出端XTAL1 振荡器的输入端 控制引脚 RST ： 复位 高电平时动作，且需两个机械周期的高电平才会触发动作专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 39 页ALE/PROG：地址锁存允许信号端。如果单片机是处

13、于正常情况下的话，则 ALE 会向外发送信号。信号的形式为正脉冲。这个时候的平率一般是震荡平率的六分之一。所以，如果想要确定单片机是好还是坏，可以通过使用示波器对 ALE 进行检查，看其是否有脉冲输出，PSEN 如果没有脉冲输出的坏，单片机极有可能损坏了的，反而言之，如果有信号输出，则基本可以确定单片机是好的PSEN（29 引脚）：允许输出信号端EA： 电压输入端 输入输出端口P0P3P3 还有一些特殊的功能，见表 2-1表 2-1 各口线及第二其功能2.1.3 单片机电路设计单片机的最小系统。见图 2-3专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 39 页图 2-3

14、最小系统图2.1.4 电源设计如图 2-4 所示，是一个交变直的，输入 220.输出 5V 电源设计。它的转换过程是变压-整流-稳压。图 2-4 直流电源设计图（1）变压：由前端变压器将 220 交流转变为约为 8-9v 左右的直流电（2）整流：经过桥式整流电路的滤波整流。见图 2-5（3）稳压：起到保护电路的作用。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 39 页图 2-5 桥式整流波形图2.2 温度采集模块设计 温度采集模块有很多的选项，热电偶、热电阻等不过由于热电偶和热电阻的工作原理，它们是测量电压的变化从而再由后续原件的支持将电压转化为我们所需要看到的温度，这

15、个过程不但麻烦，而且需要很多原件的支持。这样会使整个硬件变得复杂不好设计等，且后续的调试等等都不会太容易去完成。除去这些比较传统的原件，还可以选择另一种比较新式的传感器：DS18B20.它不但能直接将所测量到的温度反馈，而且精确、测温范围广。而且由于它的特点，使得电路部分只需使用到温度传感器和单片机，所以在设计上会显得简单易操作。2.2.1 关于 DS18B20 的简介DS18B20 是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点它是由美国著名的一家半导体公司开发的一款可直接读取被测数值的传感器，它直接与单片机相连无需多余的后续原件支持，具有方便使用和性价比高的特点。而

16、且由于它的特点，一块 52 单片机可以同时连接多个 DS18B20，这样不但可以同时检测多个被测源，而且可以通过一定的方法使得单片机可以全方位的检测。2.2.2 DS18B20 的结构组成见图 2-6。为 DS18B20 的结构组成。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页 共 39 页图 2-6 芯片内部结构图由图可以看出 DS18B20 主要是由上下触发 TH/TL。温度传感器。存储器和逻辑控制。8位 crc 产生器。Rom 以及暂存器组成表 2-2 中所示。是 DS18B20 温度与数字的转换表 2-2 对应关系表表 2-3 DS18B20 数值格式表15 14 1

17、3 12 11 10 9 8高字节S S S S S 2 6 2 5 2 4温度/ 二进制表示 十六进制表示+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H+10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H+0.5 0000 0000 0000 0010 0008H0 0000 0000 0000 1000 0000H-0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 10 页

18、共 39 页1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 64 32 167 6 5 4 3 2 1 02 3 2 2 2 1 2 0 2_1 2_2 2_3 2_4低字节8 4 2 1 0.5 0.25 0.125 0.0625以下所列便是 DS28B20 的具体如何工作的：（1）发送负脉冲（2）接收反馈脉冲（3）发 ROM 指令（4）发送存储以及控制的指令。 具体来说，DS18B20 共有 6 种见表 2-4 的控制命令。表 2-4 DS18B20 控制指令指令 约定代码复制 48H读数据 BEH读电源供电方式 B4H温度转换 44H读 EERAM B8H写数据 4EH表 2-5 中是 ROM

19、的指令表 2-5 ROM 的指令指令 约定代码读 ROM 33H匹配 ROM 55H跳过 ROM CCH搜索 ROM 0F0H专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 11 页 共 39 页报警搜索 ECH以下为 DS18B20 的具体序列初始化执行 ROM（定位使用）执行存储控制命令回应、复位脉冲。写读 1、0。2.2.3 DS18B20 的供电方式在硬件上，DS18B20 与单片机的连接有两种方法，一种是用寄生电源供电，此时，VCC、GND 接地，I/O 接单片机 I/O；另外一种是 VCC 接外部电源，GND 接地，I/O 与单片机的 I/O 线相连。无论是内部寄生电源还是

20、外部供电，I/O 口线要接 5k 左右的上拉电阻。如图 2-7 所示，本设计采用的是外部电源供电的方式，且选用的上拉电阻为4.7k。图 2-7 外部电源供电方式图2.2.4 DS18B20 引脚功能介绍各个引脚的介绍如下：（1） GND：接地（2） I/0：输入、输出脚专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 12 页 共 39 页（3） UDD：外接电源输入端图 2-8 为各个引脚图 2-8 DS18B20 引脚图特点：（1） 单总线，与单片机进行交互只需一条 I/0 线。且可以同时好几个 DS18B20连接在这一根线上。（2） 由于 DS18B20 的特性，所以可以通过每个独

21、特的序列号来找到相应的元件（3） 不但可以通过寄生电源的方式来供电，也可以直接供电。而且电源的电压可以从三伏到五点五伏之间。（4）测温范围广，精度高：可以测量负五十到一百二十度之间的温度，而且当温度在负十度到八十度之间的时候，它的精度最高，可以到达正负零点五度（5）可编辑数据为可以从久一直到到十二位（6）使用方便，可以自己设定触发警报的范围（7）当警报时可以通过一定的方法来找到触发警报的器件(8) DS18B20 可以直接将所测到的温度换化成所需要的数字信号（9） 一边的器件如果正反接反很容易损坏，而 DS18B20 具有负压特性。它可以保护不被烧坏。2.3 控制模块设计本次需要的是能够迅速响

22、应的器件，而继电器无法在很快的时间内响应，所以可以响应迅速的可控硅来替代继电器。可控硅具有可靠，迅速，使用时间长的特点利用双向可控硅的导通角的特性，通过单片机发送的触发信号来控制可控硅的通专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 13 页 共 39 页断。这样就能做到控制加热的功率。可控硅导通则加热，断开则停止加热。上述两种方法中，最为适宜。弱电在控强电时很容易被强电干扰，这样会使得系统不稳定，为了能解决这个温度，本次课题采用了光耦合器，它能极大的避开干扰。而本次采用的是 MOC3061 的光电隔离器MOC3061 各项参数如下所示：额定电压为四百伏最大浪涌电流为一点二安控制电流

23、十五毫安图 2-9 为 MOC3061 的结构图图 2-9 引脚排列及其内部图MOC3061 的优点（1）控制简单（2）简化了触发电路（3）可以无触点控制（4）可以防止干扰（5）大大简化了接口电路双向可控硅简介：双向可控硅，从名字中可以看出，它具有双向导通的能力通断控制简单，它的通断由栅极来控制。双向可控硅的触发方式：MT1 相对于 MT2 Ug（控制脉冲电压）相对于 MT1正 正专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 14 页 共 39 页负 负正 负负 正双向可控硅控制极在动作以后便会无其他作用，它会一直保持一个低组态的状态，等到它低于电流 IH 这时候它便会从低组态转换到

24、高组态。见图 2-10 图为一个控制模块的原理图图 2-10 温控模块原理图2.4 显示按键模块设计八段数码管，八段数码管是各自不相干扰的 LED 灯组成，它能够通过接通不同的LED 来显示采用 LCD1602 来显示相比上面两种方法而言，虽然使用很广泛，但是由于具有画质高，功耗低，身材小，分量轻等原因更加适合本次设计的需求LCD1602 的具体电路图可见图 专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 15 页 共 39 页图 2-11 LCD1602 电路图2.4.1 LCD1602 的各项参数工作电压：五伏显示容量：十六2 个字符可工作电压范围：四点五到五点五之间工作电流：两毫

25、安字符大小：2.954.35 如表 2-6，是 LCD1602 的引脚以及各个引脚的功能表 LCD1602 引脚功能表编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据2 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL 显示偏压 11 D4 数据4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 16 页 共 39 页5 R/W 读/写选择 13 D6 数据6 E 使能信号 14 D7 数据7 D0 数据 15 BLA 正极背光源8 D1 数据 16 BLK 负极背光源2.4.2 LCD1602 的特点（1）位数多，可显示 3

26、2 位，32 个数码管体积相当庞大了 （2）显示内容丰富，可显示所有数字和大、小写字母 （3）程序简单，如果用数码管动态显示，会占用很多时间来刷新显示，而 1602 自动完成此功能 （4 小巧玲珑因为它的运行原理，所以相比气八段数码管等其他来说，同样的大小，LCD1602 要比他们都要来的轻巧很多。（5）能耗低（6）数字式接口数字式的接口与单片机相连，会更加的可靠，而且操作起来更加的简单2.4.3 按键电路设计将每一个按键分别接在一根数据线之上，且每个按键相互独立不相互干扰在按键很多的时候，独立式的方式显然已经不适合，这时候可以使用行列式，就是将按键排列成矩阵的样子，再通过一定的方法可以看出是

27、哪个按键按下。虽然第二种方法更好，但是由于本次设计的按键不是太多，而且考虑到成本，所以选择专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 17 页 共 39 页见图 2-12。图为独立式的电路图图 2-12 独立式按键图在图中可以明显的看出，一个按键分别连接一根数据线，分别的连接了一个 I/0 端口，在具体运行中，只需扫描按键相对于的两个口 P1.2、1.3，检查两个口是高低电平之中哪个就可以知道两个按键是否按下2.5 报警模块的设计使用蜂鸣器，由三极管驱动。具体如图 2-13图 2-13 蜂鸣器电路图蜂鸣器由于他的构造简单，体积小，发声大等原因，被广泛的应用到各行各业的产品中，它可以

28、作为简易警报装置来提醒人们。蜂鸣器是由直流电驱动，无需任何的前置或者后续的原件支持便可以发声。现在主要专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 18 页 共 39 页的蜂鸣器有两种，一种是压电式的蜂鸣器，它是由压电材料制成，它是是通过压电材料的形变，使金属膜震动发声。另一种是电磁式的蜂鸣器，它是利用导体可产生磁场的特性来驱动鼓膜震动。本次设计不但使用了蜂鸣器的鸣叫来实现报警，还加入了 LED 灯，当蜂鸣器警报试，LED 便会被点亮。压电式蜂鸣器音色等较差，所以都用在警报等地方，而电磁式的由于其音色较好等原因，一般都用在音乐等等地方本次只需提供简单的报警音即可，所以采用的压电式的蜂

29、鸣器。单片机的 P 二点五口接晶体管的输入端，P2.5 口为 1 时，三极管导通，蜂鸣器鸣叫。P2.5 口为 0 时，三极管截止，蜂鸣器停叫。为了使三极管在放大区，就需要保证发射结正偏，集电结饭偏。放大系数：=Ic/Ib3 软件设计3.1 主程序的设计见图 3-1 主程序的流程图 专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 19 页 共 39 页图 3-1 主程序流程图3.2 DS18B20 读温程序设计（1） DS18B20 读时序 读 0、读 1 读时序。拉低单总线后在 16us 的时间里将它放开，这样就可以将数据传输到送到总线之上，整个过程基本都需要 70us 左右的时间（2

30、）DS18B20 写程序 写 0、写 1 时序 虽然同是写程序，但是写 0 和写 1 还是有区别的，比如写 0 是需要总线被拉低 70us 及以上的。而写 1 则需要在拉下总线以后在 16us 的时间里将其放开见图 3-2. DS18B20 读温流程图专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 20 页 共 39 页图 3-2 读温流程图3.3 键盘扫描程序设计本次采用的是查询电路，单片机会循环扫描按键的高低电平来判断是否有按下键盘（为 0） 。见图 3-3 键盘扫描流程图图 3-3 键盘扫描流程图3.4 报警程序设计专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 21 页

31、 共 39 页当被测对象的温度上升到所设定值的上限或者已经超过设定值时，触发报警程序，执行报警程序-蜂鸣器鸣叫、LED 灯亮见图 3-4 此图为报警流程图图 3-4 报警流程图3.5 PID 控制的发展PID 控制是最早发展起来的控制策略之一，现今使用的 PID 控制器产生并发展于1915-1940 年期间。虽然从二十世纪中期开始就有各种各样的控制方法被开发出来，但是还是无法动摇 PID 控制的地位，PID 控制方法具有结构简单、鲁棒性好、可靠性高、参数易于整定等深受开发者的喜爱。因此，PID 控制器在工业控制中仍然得到广泛应用。据统计，有 90%以上的工业控制器采用 PID 控制器3.5.1

32、 PID 控制算法 PID 以它的可靠性，稳定性以及她它结构简单，易于调正等等优势，让它成为现在现在控制技术中最为常见的控制技术之一。有的时候的被控对象的各项参数等是很难被精确掌握的，这时候控制理论便很难使用在这些被控对象上，这时候只能靠着累计起来的经验来设定控制器的参数等时，PID 控制最为实用。PID 调节器是一种线性调节器，它将给定值 r(t)与实际输出值 c(t)的偏差的比例(P)、专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 22 页 共 39 页积分(I)、微分(D) 的组合组成控制量，从而达到对控制对象的控制目的。控制偏差控制偏差公式：)()(tcrtePID 调节器：

33、连续控制微分方程：)()(e1)(p)t(dteTtitKu式中：（2）PID 调节器：函数形式方程（3）数字 PID 控制器见表 3-1 控制规律离散表表 3-1KP 比例常数TI 积分时间常数TD 微分时间常数e（t） 系统偏差信号u（t） 控制器输出信号专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 23 页 共 39 页差分方程：积分系数。iTKp：微分系数。d式中 比例项。)()(neKuP积分项。iIIT0微分项。)1()(neKnuDPD最常见的控制有P 控制、PI 控制、PD 控制、PID 控制 0)(P 0ununI )()(DP 0I（4） 比例、积分、微分环节 比

34、例 ：将调节器的输入差值与一个设定的系数相乘，得出的数值作为输出量。这样可以将差值的幅值放大。当且仅有比例环节时会有稳态误差的出现 积分 ：积分环节的目的是为了使得比例环节出现的稳态误差得到排除。影响积分项的是时间的长短，时间越长，积分项越大。而且稳态误差的排除也是由时间积分来决定的。在经过比例环节以及积分环节以后，系统进入稳态且不会再有误差值。 微分 ：微分环节的作用是能够将偏差信号的改变的可能进行反馈，这样便可以做到超前调节。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 24 页 共 39 页（5） 两种 PID 控制算法1：位置型（3-5）00 )1()()()( uneTie

35、neKuniDIP 图 3-5 模拟 PID 控制系统原理框图2：增量型（3-)2()1(2)()1()( neneTKneneKuuDPIPP6）PID 整定参数都有几种方法，其中包括理论计算法和工程整定法，而理论计算与工程整定的区别在于，前者的方法是需要准确的数学模型作为依据来进行计算，而后者则不需要有准确的数学模型作为依据，这种方法可以直接在系统之中来整定。以下为 PID 运算的一些的阐明运算时需要将数都转换成定点纯小数。由于在运算中是有正有负的，所以需要将正负符号用二进制数来表示，且需将其放在最高位。一般如果为正数的话则用 0 来体现，而如果是负数的话则用 1 来体现。在计算以后需要将以补码表示的正负数转化成原码来输出。十六位进行计算时，在计算结束需要取有效的 8 位（高 8 位）输出。为了能更加方便对晶闸管进行开关处理，PID 的输出需要控制在零到二百五之间，这是因为如果控制量 u（n）在大于二百五的时候，会失去意义。如图 3-7 所示，需要将u（n）做限幅处理专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 25 页 共 39 页= （3-7）numaxmaxinmiminu图 3-6 增量式 PID 控制算法程序框图