PDF《基于 PID 算法控制的智能 温控系统的实现》

4 所示. 当系统开关指向

1 时,系统进行 PID 控制;

指向

2 时,闭环系统产生等幅振荡,然后根据等幅振荡的 振幅与周期得到一组 PID 参数. 对加热棒系统, 选定一个温度,对过程施加: 其中 为当前温度减设定温度的控制作用,从 低温控制阶段和高温控制阶段的时间-温度的振荡曲 线图分析可知:两个振荡都是不对称的振荡,从第二 个波峰开始,振荡的周期大致相等;

低温段:上升快、 下降慢;

高温段:上升慢,下降快.因此, 每个加热 棒必定存在一个能产生对称等幅振荡的温度点.研究 产生等幅振荡的控制作用,可了解控制对象的特性. 对过程施加的控制信号 ,取一个周期进行 Fourier 展开为: = 0/2+ +

4 PID 参数自整定算法原理及软件实现 图3A/D 转换原理图 PID ATO G (jw)

1 u

2 e r 图4极限环法原理图 = >

0

0 0 Vcc LPC932 + - K R Vref Vin C P0.0

2006 年第

11 期60 湖南文理学院基金项目(JJQD06008) 中国仪器仪表 应用研究 设系统开环传递函数为 =

0 - s / (1+ ) ,系统 稳定后, = =-1/ , 由叠加原理得: 由于稳定后的温度曲线近似方程为: y=b+ sin (wt+ ) 所以,只要使: b=R-K0 M (t1/T) = (M/ ) KC

2 2 1. 得到:KC= (M/ )

2 2

1 4.2 振幅和周期的估算 找到曲线一周内的最低点 ymin 及对应的时间 t1 和 最高点 ymax 及对应的时间点 t2,最高点和最低点之差 为2a;

对应的时间差为 T/2. =(1/2)* =2*

2 1 根据 KC 和T得出 PID 参数: P=0.6KC;

I=0.5T;

D=0.125T. 4.3 软件设计 在线整定 PID 参数时,对任意设定工作温度点, 都规定一个内部设定温度点.内部设定温度点的选取 应尽量靠近工作温度点,又使温度不超调.先读出设 定值,根据设定值算出内部设定温度值,整个过程都 实时采样温度,采样温度与内部设定温度比较,当采 样得到的温度与时间的曲线,以内部设定温度点为对 称线上下等幅振荡的时候,找出一个完整振荡周期内 的最高点和最低点,并记录两点的时间差,由算法求 出PID 参数. 实践结果表明,本系统测量灵敏度为 0.01℃,控 制误差为 0.1℃,其良好的稳定性,很好的满足了仪 器对温度场的要求.所用元件的数目少、电路板面积 小, 比以前购买的温控仪大大降低了系统的成本. PID 参数自整定功能,消除了在办公室和工作现场来回设 定参数的麻烦,是一种较好的、实用的设计方案,在 箱式或封闭较好的仪器设备里有很好的应用前景. 参考文献

1 秦文虎.程序温控仪中PID参数自整定算法.自动化仪 表, 2000,

21 (1) .

2 陶永华.新型 PID 控制及其应用.

3 马忠梅.单片机 C 语言 Windows 环境编程宝典. = =

0 1/ + /

2 2

1 * +

5 结论 = (2/ )*

0 1 = / *

1 ;

= (2/ )*

0 1 = / *

1 1 征稿启示我刊拟在

2007 年开辟 用户园地 专栏,刊登来自于机械、电力、石油、化工、冶金、电子、矿山、 水泥、水处理等行业的工程技术人员对本企业使用的各类仪器仪表及系统的性能要求或使用中所遇到的问 题,需要仪器仪表厂家提供的帮助等信息;

并将信息及时反馈给生产厂家,寻求有效解决方法. 我们希望通过这个栏目,为仪器仪表用户与仪器仪表厂家之间搭建一座桥梁,共同提高产品技术及应用 水平. 文章要求短小精悍,主题明确,字数限定在

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