1、基于PID的恒温控制系统设计,湖南工业大学 电气与信息工程学院 指导老师：张忠贤 学生姓名：周益丹,基于的恒温控制系统设计,一、课题研究的目的、意义 二、方案的选择与确定 三、系统总体设计 四、系统硬件设计 五、系统软件设计 六、MATLAB仿真 七、课题展望,电阻炉的温度控制具有升温单向性、大惯性、大滞后性和时变性的特点。例如：其升稳单向性是由于电加热的升稳、保温主要是通过电阻加热；降温则通常是依靠自然冷却，当温度一旦超调，就无法用控制手段使其降温，因而很难用数字方法建立精确的模型，并确定参数。,一、课题研究的目的、意义,由于PID控制技术最为成熟，控制结构简单，参数容易调整，不必求出被控对
2、象的数学模型就可以调节，所以在恒温控制系统中通常采用PID控制。 应用传统的模拟电路控制方法，由于电路复杂，器件太多，往往很难达到理想的控制效果。,二、方案的选择与确定,三、系统总体设计,通过对几种方案的比较，最终确定系统的设计框图如下图所指示：,通过AT89S52单片机对偏差信号进行PID运算，利用PID调节器的输出控制固态继电器的通断，通过加热器加温与停止即可达到控制温度恒定的目的。预定的温度是通过键盘电路输入的。而PID参数Kp、Ki、Kd是通过稳定边界法整定得到。,四、系统的主要硬件电路,本设计的硬件电路由四大模块电路组成： 电源电路 温度采集电路 键盘及显示电路 加温控制电路,电源电
3、路,温度采集电路,键盘及显示电路（一）,键盘及显示电路（二）,加温控制电路,系统原理图,五、系统软件设计（一）,PID调节器控制原理,PID的计算公式采用位置式算法,+,五、系统软件设计（二）,PID计算程序的流程图,六、MATLAB仿真（一）,系统仿真方框图,六、MATLAB仿真（二）,使用边界法整定PID参数分为以下几个步骤： 将积分系数Ki和Kd 设为0，Kp置较小的值，使系统投入稳定运行。若系统不能稳定运行，则采用其它校正方式。 逐渐增大比例系数Kp，直到系统出现等幅振荡，即所谓临界振荡过程。记录此时临界振荡增益Kp和振荡周期T。 按照下表4.1所指示的经验公式和校正装置类型整定相应的PID参数，然后再进行仿真。,六、MATLAB仿真（三）,Kp=0.03，Ki=0.029，Kd=0.008,PID调节后系统阶跃响应曲线,七、课题展望,单片机实现恒温控制 PLC实现恒温控制 模拟PID调节的恒温控制 数字PID调节的恒温控制 模糊PID调节的恒温控制,谢谢！,
