應(yīng)用單片機(jī)智能控制自整定PID調(diào)節(jié)器

1、. . . 目錄第1章引言2第2章自整定PID調(diào)節(jié)器原理52.1PID調(diào)節(jié)器概述52.2常規(guī)PID調(diào)節(jié)器的離散模型52.3被控過程的數(shù)學(xué)模型72.4過程模型參數(shù)的自動辨識82.5自整定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的確定92.6應(yīng)用實例11第3章系統(tǒng)硬件電路123.1總體電路: 最小系統(tǒng)圖123.2器件選擇12第4章軟件設(shè)計144.1PID運算主程序設(shè)計144.2RAM單元分配14第5章調(diào)試仿真165.1軟件調(diào)試：KEIL165.2電路仿真: Proteus ISIS205.3仿真結(jié)論21第6章結(jié)束語22致23參考文獻(xiàn)24附錄：程序清單25第1章 引言智能自整定調(diào)節(jié)器的研究意義隨著微型計算機(jī)的功能愈來愈強(qiáng)與

2、可靠性的不斷提高。近年來，國外先后提出了智能自整定調(diào)節(jié)器的多種方案，并在實際應(yīng)用中取得了較好的控制效果。1983年的美國FOXBORO公司推出的自整定PID參數(shù)的EXACT控制器，使PID調(diào)節(jié)功能更有效。智能自整定調(diào)節(jié)器的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和研究方向文2分析了將專家系統(tǒng)方法應(yīng)用到該智能控制儀表中的PID調(diào)節(jié)器參數(shù)自整定的原理和方法。日本東芝公司和富士通公司也先后推出了TOSDIC-211和FUJI MICREX自整定調(diào)節(jié)器。在過程工業(yè)界，從40年代開始，采用PlD控制規(guī)律的單輸入單輸出簡單反饋控制回路已成為過程控制的核心系統(tǒng)。目前，PID控制仍廣泛應(yīng)用，即便是在大量采用DCS控制的最現(xiàn)代化的裝置中

3、這類回路仍占總回路數(shù)的80%-90%。這是因為PID控制算法是對人的簡單而有效操作方式的總結(jié)與模仿，足以維護(hù)一般工業(yè)過程的平穩(wěn)操作與運行，而且這類算法簡單且應(yīng)用歷史悠久，工業(yè)界比較熟悉且容易接受。PID參數(shù)的自整定一般包括兩部分容：一是過程特性的提取，也稱為韌熱校正部分，即對過程進(jìn)行辨識，得到過程的動態(tài)特性，求得過程的增益、時間常數(shù)、延妲時間，然后按過程的特征參數(shù)或者按部分模型的匹配法設(shè)定P1D參數(shù)。二是確定相應(yīng)的最優(yōu)控制器參數(shù)，也稱為在線校正部分，是通過對控制響應(yīng)的波形進(jìn)行在線監(jiān)視，求出性能控制指標(biāo)，即超調(diào)量、振幅衰減比等，然后建立調(diào)整規(guī)則對PID參數(shù)進(jìn)行更新。自Ziegler和Nichol

4、s提出PID參數(shù)整定方法起，有許多技術(shù)已經(jīng)被用于PID控制器的手動和自動整定。Ziegler-Nichols階躍響應(yīng)是確定PID參數(shù)的簡單方法，根據(jù)純滯后時間和時間常數(shù)來鑒定控制器的參數(shù)。但是該方法僅在純滯后時間與時間常數(shù)之比處于0.1-1之間時才適用，對于大的純滯后需采取專門補(bǔ)償措施。另外設(shè)方法借助于作圖來確定特征參數(shù)，得到的控制器是使用尚可的或次優(yōu)的，并不能得到最優(yōu)的控制器。其中應(yīng)用廣泛的有臨界靈敏度法，需要測量臨界增益和臨界周期從而得到合適的PID參數(shù)。Z-N法需要使系統(tǒng)接近臨界章臺運行，這很易產(chǎn)生增幅振蕩，并使系統(tǒng)毀壞。為克服二Z-N閉環(huán)方法的缺點，知名學(xué)者Astrom曾提出基于繼電反

5、饋的方法，該方法的基本思路是在繼電反饋下觀測過程的極限環(huán)振蕩，并由極限環(huán)的特征來確定過程的基本性質(zhì)，然后算出PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)。繼電器自整定操作簡單。不需要較多的有關(guān)被控對象的先驗知識即可以整定控制囂參數(shù)的優(yōu)點，預(yù)先確定的參數(shù)少，僅僅是繼電特性的輸出高度和滯環(huán)寬度。而且它是在閉環(huán)條件下完成的，所以對擾動不靈敏，而且所產(chǎn)生的極限環(huán)振蕩又是一種受控振蕩，易于控制。Astrom在1988年美國控制會議(ACC上作的Toward Intelligent Control的大會報告概述了結(jié)合新一代工業(yè)控制器中的兩種控制思想-自整定和自適應(yīng)，為智能PID控制的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。他認(rèn)為自整定控制器和自適應(yīng)控制器

6、能視為一個有經(jīng)驗的儀表工程師的整定經(jīng)驗的自動化，自整定調(diào)節(jié)器應(yīng)具有推理能力。自適應(yīng)PID的應(yīng)用途徑的不斷擴(kuò)大使得對其整定方法的應(yīng)用研究變得日益重要。自適應(yīng)技術(shù)中最主要的是自整定。根據(jù)發(fā)展階段來分，PID參整定可分為常規(guī)PID參數(shù)整定方法與智能PID參數(shù)整定方法；按照被控對象個數(shù)來劃分可分為單變量PID參數(shù)整定方法與多變量PlD參數(shù)整定方法，前者包括現(xiàn)有大多數(shù)整定方法，后者是最近研究的熱點與難點。按控制量的組臺形式來劃分，可分為線性PID參數(shù)整定方法與非線性PID參數(shù)整定方法。前者用于經(jīng)典PID調(diào)節(jié)囂，后者用于非線性跟蹤微分器和非線性組合方式生成的非線性PID控制器。按工作機(jī)理劃分，自整定方法能

7、分為兩類：基于模型的自整定方法和基于規(guī)則的自整定方法。目前來說，在眾多的整定方法中主要有兩種方法在實際工業(yè)過程中應(yīng)用較好。一種是基于繼電反饋的參數(shù)整定方法另一種是Foxboro公司推出的基于模式識別的參數(shù)整定方法。后者主要應(yīng)用于Foxboro的單回路EXACT控制器與分散控制系統(tǒng)I/A Series的PIDE功能塊，其原理是基于Bristol在模式識別方面的早期工作。前者的應(yīng)用實例較多，這類控制器現(xiàn)在包括自整定、增益計劃設(shè)定與反饋和前饋增益的連續(xù)自適應(yīng)等功能，這些技術(shù)都極大簡化了PID控制器的使用，顯著改進(jìn)了它的性能。設(shè)計任務(wù)本文提出的智能自整定PID調(diào)機(jī)器實際上是過程參數(shù)的自動辨識與PID調(diào)

8、節(jié)參數(shù)的自動整定相結(jié)合的一種自適應(yīng)控制技術(shù)。原理框圖如圖1所示?；静糠质怯蓞?shù)可調(diào)的常規(guī)PID調(diào)節(jié)器和被控部分組成。當(dāng)過程參數(shù)或特性發(fā)生變化時，通過在線辨識得到新的過程參數(shù)。根據(jù)預(yù)先給定的性能指標(biāo)計算出PID調(diào)機(jī)器參數(shù)值，整定基本部分的PID調(diào)節(jié)器。使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。第2章 自整定PID調(diào)節(jié)器原理2.1 PID調(diào)節(jié)器概述PID調(diào)節(jié)器即比例-積分-微分調(diào)節(jié)器，由比例單元 P、積分單元 I 和微分單元D組成。通過Kp，Ki和Kd三個參數(shù)的設(shè)定。PID調(diào)節(jié)器主要適用于基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)。PID調(diào)節(jié)器是一個在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的反饋回路部件。這個控制器把收集到的數(shù)據(jù)和一個參考值

9、進(jìn)行比較，然后把這個差別用于計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達(dá)到或者保持在參考值。和其他簡單的控制運算不同，PID控制器可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差別的出現(xiàn)率來調(diào)整輸入值，這樣可以使系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定?？梢酝ㄟ^數(shù)學(xué)的方法證明，在其他控制方法導(dǎo)致系統(tǒng)有穩(wěn)定誤差或過程反復(fù)的情況下，一個PID反饋回路卻可以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。2.2 常規(guī)PID調(diào)節(jié)器的離散模型連續(xù)PID調(diào)節(jié)器方程為 ut=KPet+1TIetdt+TDde(t)dt (1)其中e(t)為偏差輸入，KP為比例增益，TI、TD分別為積分、微分時間常數(shù)，u(t)為PID調(diào)節(jié)器輸出。方程(1)傳遞函數(shù)表達(dá)式為WPIDs=KP1

10、+1TIs+TDs (2)對方程(2)采用梯形積分來逼近積分，采用向后差分方程來逼近微分，然后進(jìn)行離散Z變換，得PID調(diào)節(jié)器離散模型3WPIDZ=g0+g1z-1+g2z-21-z-1 (3)其中 g0=KP(1+T2TI+TDT)g1=-KP(1+2TDT-T2TI) (4)g2=KPTDTT為采樣周期。采樣周期的大小是離散控制系統(tǒng)設(shè)計運行首先必須考慮的一個重要問題。它對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)品質(zhì)與PID調(diào)節(jié)器的算法都有影響，選擇原則見文4。方程(4)有唯一解KP=g0-g1-3g22TI=T(g0-g1-3g2)2(g0+g1+g2) (5)TD=2Tg2g0-g1-3g22.3 被控過程的數(shù)

11、學(xué)模型通常被控過程是一個具有普遍意義的二階慣性環(huán)節(jié)模型GPs=K(T1s+1)(T2s+1) (6)其中 K增益，T1、T2對象時間常數(shù)，且T2>T1。GPz=z1-e-TSsKT1s+1T2s+1=K1-z-1z1s+T1T2-T1s+1T1-T2T2-T1s+1T1=z-d(b0+b1z-1)1+a1z-1+a2z-2=z-dB(z-1)A(z-1) (7)其中 A(z-1=1+a1z-1+a2z-1)Bz-1=b0+b1z-1a1=-(e-T/T1+e-T/T2)a2=e-T(1/T1+1/T2) （8）b0=K1+1T2-T1T2e-T/T1-T1e-T/T2-(e-T/T1+e

12、-T/T2)b1=K1T2-T1T1e-T/T2-T2e-T/T1+e-T(1/T1+1/T2)d=1滯后步數(shù)二階慣性加純滯后環(huán)節(jié)也是一個典型的過程控制模型GPs=Ke-s(T1s+1)(T2s+1) (9)GPz=z1-e-ssKe-sT1s+1T2s+1=z-d(b0+b1z-1)1+a1z-1+a2z-2=z-dB(z-1)A(z-1) (10)其中滯后步數(shù)d=N+1=T+1。a1、a2、b0、b1 的值與式(8)中的值一樣。2.4 過程模型參數(shù)的自動辨識目前過程模型參數(shù)自動辨識比較行之有效的方法是遞推最小乘閉環(huán)在線辨識算法5。設(shè)被控過程用下列線性差分方程描述Az-1yt=z-dBz-1

13、ut+C(z-1)(t) (11)其中u(t)為控制輸入，即PID調(diào)節(jié)器的輸出；y(t)為系統(tǒng)輸出；(t)為零均值白噪聲序列；Z-1為滯后一步算子，即Z-1yt=y(t-1)。Az-1=1+a1z-1+a2z-2+anaz-naBz-1=b0+b1z-1+b2z-2+bnbz-nb(b0) (12)Cz-1=1+c1z-1+c2z-2+cncz-nc 被控過程參數(shù)辨識模型為yk=-a1yk-1-anayk-na+b0uk-d+bnb(k-d-nb) =T(k)(k) (13)其中 k=(a1,ana,b0,bnb)T (14)Tk=-yk-1,-yk-na,uk-d,u(k-d-nb) (15

14、) 遞推最小二乘辨識算法可表示如下(k)=(k-1)+R(k)yk-Tkk-1 (16)Rk=P(k-1)k+T(k)P(k-1)(k)- (17)其中稱為遺忘因子，取0.9<0.99，R(k)為權(quán)因子，P(k)為模型協(xié)方差矩陣。2.5 自整定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的確定將方程(3)PID調(diào)節(jié)器離散模型改寫成WPIDz=g0(1+g'1z-1+g'2z-2)1-z-1 (19)其中由式(19)可見，PID調(diào)節(jié)器對二階對象模型具有最優(yōu)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。對于控制對象為自身穩(wěn)定的最小相位系統(tǒng)，可以使PID調(diào)節(jié)器脈沖傳遞函數(shù)的分子多項式正比于式(7)或式(10)表示的二階被控對象脈沖傳遞函數(shù)

15、分母多項式，實現(xiàn)零點與消極對消。即1+g'1z-1+g'2z-2=1+a1z-1+a2z-2 (20)由式(20)得g'1=g1g0=a1,g'2=g2g0=a2根據(jù)式(20)，可得自整定PID調(diào)節(jié)器閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖中r=b1/b0，在對象參數(shù)已知時，r為未知數(shù)。圖2閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為zd+1-zd+g0b0z+g0b0r=0 (21) 顯然，式(21)閉環(huán)系統(tǒng)極點分布與g0,b0,r,d有關(guān)。由式(7)或式(10)可見，被控過程確定后b0,r,d即為定值。因此，只要根據(jù)一定的性能指標(biāo)選擇g0，即可確定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)。 令KI=g0b0，KI的選取

16、要使閉環(huán)傳遞函數(shù)的數(shù)等于1.即令KI=2（1-cosx）1+2rcosx+r2 (22)選擇x使超前相位角等于60°。即具有60°的穩(wěn)定裕度的性能指標(biāo)。argKI1+re-ix1-e-ixe-idx=3 (23)由此得到下列的非線性方程x=1-2arctgrsinx1+rcosx2d-1g(x) (24)因此，自整定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)可歸納為下列三步：（1）采用迭代方法，根據(jù)已知的r，解滿足式(24)的x值。xi+1=12xi+g(xi)。這里xi是x的第i次迭代值，i是迭代次數(shù)。具體迭代過程是：將初始值x1代入式(24)，算出第二次迭代值x2，如此反復(fù)，直到滿足需要的精度為

17、止。當(dāng)xi+1-xi<時，停止迭代。為預(yù)先給定的最小正數(shù)。（2）用公式(22)計算KI值。（3）由KI=g0b0解得g0，因此可得g1=g0a1，g2=g0a2。式(19)PID調(diào)節(jié)參數(shù)即可確定。2.6 應(yīng)用實例 一實際的工業(yè)過程控制對象傳遞函數(shù)為GPs=6e-2(2.2s+1)(4.5s+1) (25) 根據(jù)文4選擇采樣周期T=1秒。根據(jù)方程(10)，得GPz=z-d(b0+b1z-1)1+a1z-1+a2z-2=z-3(0.2190+0.2124z-1)1-1.438z-1+0.510z-2 (26)b0=0.2190,b1=0.2124,a1=-1.438,a2=0.510,d=3

18、.用迭代方法計算滿足式(24)的x值。已知r=b1/b0=0.970，預(yù)先給定=0.005，令初始值x1=0.5代入式(24)，計算出第二次迭代值x2=0.1023，經(jīng)過4次迭代，即滿足精度要求。具體迭代過程如表1所示。表1i（迭代次數(shù)）xi(x的第i次迭代值)xi+1（由式24計算出的迭代值）1x10.50.10232x20.10230.17983x30.17980.16454x40.16450.1675|xi+1-xi|=|0.1675-0.1645|=0.003<0.005.迭代停止，滿足精度要求。根據(jù)方程(22)，當(dāng)x=0.1675時。得KI=0.0852， g0=KI/b0=0

19、.3892， g1=g0a1=-0.5597，g2=g0a2=0.1985。自整定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)為WPIDz=0.3892-0.5597z-1+0.1895z-21-z-1 (27)根據(jù)方程(5),得KP=0.1902TI=6.7930 (28)TD=1.0436將模擬電路開環(huán)增益增大10倍，則KP=0.0190，TI=0.6793，TD=0.1044 (29)第3章 系統(tǒng)硬件電路3.1 總體電路: 最小系統(tǒng)圖本系統(tǒng)采用80S51單片微機(jī)、74LS373構(gòu)成最小系統(tǒng)。并配有ADC0809與DAC0832轉(zhuǎn)換電路。硬件電路如圖3所示。圖3 80S51單片機(jī)最小系統(tǒng)與接口電路硬件組成圖3.2 器

20、件選擇因為80S51總線端口分時地出現(xiàn)地址與數(shù)據(jù)，故用地址鎖存允許信號ALE的下降沿把地址信息鎖存在地址鎖存器74LS373中。D/A轉(zhuǎn)換電路由DAC0832完成，使用單緩沖方式，直接與80S51的P0口聯(lián)接，因DAC0832輸出端Iout1、Iout2為電流信號，必須先通過運算放大器A1（OP07）構(gòu)成電流電壓變換，輸出模擬電壓UA為05V,Rfb為反饋信號輸入端，反饋電阻在DAC0832，運放A1輸出模擬電壓與輸入的關(guān)系為UA=數(shù)字量-128128VR (30)其中VR為基準(zhǔn)電壓，通常VR=5V。為實現(xiàn)雙極性輸出，必須將A1輸出UA再經(jīng)過A2（OP07）電平變換成+5-5V的輸出，由圖三顯

21、然可得U1=5+2UA (31)當(dāng)UA=0V時，u1=5V；當(dāng)UA=-5V時，u1=-5V。這種利用電平變換電路（不僅增加一只運算放大器A2）使單極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器變成雙極性輸出，比直接選用雙極性輸出的D/A成本要低廉很多，且線路非常簡單，調(diào)整容易，值得推廣應(yīng)用。A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809芯片，它是應(yīng)用逐次逼近法的原理實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，期其轉(zhuǎn)換時間為100s。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量D可用下式表示D=255VIN+-VIN-/(VR2)×2 (32)其中VIN+-VIN-為輸入模擬電壓，本裝置中為05V,VIN-端接地。VR為參考電壓（取5V，與8031單片微機(jī)電源電壓一樣）。因此，(VR/

22、2)×2=5V。由圖3顯然可得u3=2.5+u2/2 (33)當(dāng)u2=-5V時，u3=0V；當(dāng)u2=+5V時，u3=+5V時。這樣就將單極性ADC0809通過電平變換電路（增加一個運放A3）變成雙極性輸入輸出，硬件電路十分簡單。ADC0809芯片的啟動變換信號START由80S51的P2，7與WR的或非產(chǎn)生，下降沿啟動A/D進(jìn)行新的一次變換。執(zhí)行指令MOVX DPTR，A后即可啟動模擬通道的A/D變換。變換結(jié)束后，由EOC產(chǎn)生一個中斷請求信號。CLK為時鐘輸入信號，OE為數(shù)字量輸出允許信號。在圖3硬件電路中，模擬地與數(shù)字地一定要分開連接，最后再將模擬地與數(shù)字地連在一起，這樣可避免模擬

23、量與數(shù)字量之間的相互影響，有利于抗干擾。第4章 軟件設(shè)計4.1 PID運算主程序設(shè)計在智能自整定PID調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)中，過程控制對象需要的是控制變量的絕對值而不是其增量，但PID算法仍可采用增量算法，而輸出控制采用位置式輸出形式。ui=ui+1+Pei+Iei+D2ei (34)其中：ei為本次設(shè)定值與實測值之差，ei=ei-ei-1，2ei=ei-ei-1，P=KP成比例系數(shù)，I=T/TI積分系數(shù)，D=TD/T微分系數(shù)，Ui=Ui-Ui-1=Pei+Iei+D2ei。PID運算主程序框圖如圖4所示。4.2 RAM單元分配程序中用到的RAM單元，具體分配如圖5所示。浮點數(shù)PID運算是采用三字

24、節(jié)浮點數(shù)進(jìn)行運算，每一數(shù)字量均占用三字節(jié)RAM單元，首字節(jié)放的是階碼，其中第7位放數(shù)符，第6位放階符，剩下6位階碼值，后兩字節(jié)為尾數(shù)，浮點數(shù)具體結(jié)構(gòu)為： D7 D6 D5 D0數(shù)符階符尾 數(shù) 高 字 節(jié)尾 數(shù) 低 字 節(jié)第5章 調(diào)試仿真5.1 軟件調(diào)試：KEILKeil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng).。單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯

25、編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。Keil的使用起來很方便，下面介紹一下Keil的具體使用步驟：1、 在桌面新建一個文件夾；2、 打開Keil，點擊菜單欄中的“Project”，在下拉菜單中選擇“New uVision Project”，新

26、建工程；3、 此時會出現(xiàn)一個保存文件的對話框，在“保存在”這欄選擇你剛才新建的那個文件夾；4、 此時會出現(xiàn)圖6，點擊“Atmel”左邊的加號，會出現(xiàn)圖7，然后點擊“89C51”，再點擊OK。 圖6 圖75、 按中的第一個圖標(biāo)，新建text1，在text1中寫好程序，這時會出現(xiàn)對話框圖8因為我的程序是匯編程序，因此保存的時候文件后綴為.asm，如果是c語言程序是應(yīng)選擇.c的后綴。6、 右鍵圖9中的“Souce Group 1”選擇“Add Files to Source Group 1”這時會出現(xiàn)圖10，圖9圖10文件類型選擇“All files”，選擇保存好的匯編程序，點擊“Add”,確定增加

27、之后選擇“Close”關(guān)閉對話框。7、 按中間的“Buildi”圖標(biāo)，編譯程序，此過程中可能會出現(xiàn)錯誤，找到錯誤原因，解決錯誤，一直到顯示無錯誤，如圖11所示圖11Error不能出現(xiàn)，Warning可以出現(xiàn)。8、 這時候，要生成Hex文件供下一步仿真用。右鍵“Target1”，選擇“Option for Target “Target 1”，再對話框里選擇“Output”，如圖圖12圖13在圖13的對話框里，勾選“Creat HEX File”，選擇“OK”現(xiàn)在，再次運行“Build”,就會發(fā)現(xiàn)在新建的文件夾里已經(jīng)生成了Hex文件。圖145.2 電路仿真: Proteus ISISProtues

28、軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)與外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)與外圍器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，20

29、10年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。在PROTUES繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。下圖是畫好的電路圖：圖155.3 仿真結(jié)論本文利用XM-1型系統(tǒng)模擬實驗儀器設(shè)置方程(25)的過程控制對象，利用X-Y函數(shù)記錄僅對參考輸入信號的輸出響應(yīng)曲線如圖16所示。圖16由圖16可見，輸出響應(yīng)實現(xiàn)了無超調(diào)控制，取得了較好的控制效果。本文介紹的這種智能自整定PID調(diào)節(jié)器算法對過程控制對象(6)與(9)通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)均有較好的控

30、制效果。當(dāng)過程控制對象參數(shù)發(fā)生變化時，相應(yīng)地改變PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)，均獲得較好的輸出響應(yīng)。顯示了很強(qiáng)的魯棒性。第6章 結(jié)束語本設(shè)計在金小華老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計和調(diào)試，無不凝聚著金老師的心血和汗水，在三年的學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著各個老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向金小華老師表示深深的感和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)， 使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。 正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向市職業(yè)大學(xué)，電子信息工程系的全體老師表

31、示由衷的意。 感他們?nèi)陙淼男燎谠耘唷?忙碌了近半年，我的畢業(yè)設(shè)計課題也終將告一段落。點擊運行，也基本達(dá)到預(yù)期的效果，虛榮的成就感在沒人的時候也總會冒上心頭。但由于能力和時間的關(guān)系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如功能不全、沒有具體實物、底層代碼理解不夠透徹可是，我又會有點自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結(jié)果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚沒平復(fù)的心。畢業(yè)設(shè)計，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個作業(yè)了。想借這次機(jī)會感三年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師金老師，雖然我們是在開始畢設(shè)時才認(rèn)識，他卻能以一位長

32、輩的風(fēng)來容諒我的無知和沖動，給我不厭其煩的指導(dǎo)。在此，特向他道聲。 大學(xué)生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過?！贝髮W(xué)三年，但它給我的影響卻不能用時間來衡量，這三年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。致在此我要感我的指導(dǎo)老師金小華老師對我的細(xì)心地指導(dǎo)，感金老師給予我的幫助。同時感我的同學(xué)，在研究過程中，我通過查閱大量的相關(guān)資料，與同學(xué)交流使我學(xué)習(xí)起來更加快捷方便。還有那些傳授我知識的維修工程師，他們豐富的經(jīng)

33、驗和判斷故障的能力讓我刮目相看。有了你們的幫助我才能順利地完成了我的畢業(yè)設(shè)計，是你們在我無助的時候給予我鼓勵，是你們在我最困難的時候，一直給予我支持，給予寶貴的意見和經(jīng)驗，讓我重拾回信心。這里我要再次感我的指導(dǎo)老師金小華老師，由于我很早就開始做畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的東西，所以得到的指導(dǎo)也最多，他給予我的幫助很多，在我碰到困難的時候，一直在我身邊鼓勵我，并和我一起研究，一起解決碰到的困難。在后期論文的完善過程中，更加不厭其煩地指導(dǎo)我怎樣才能寫好論文，怎樣修改論文，再一次表示我來自心的感。參考文獻(xiàn)1 C.Banyasu et al,An adaptive PID regular dedicated for

34、 microprocessor lased Compact Controllers,The 7th IFAC Symposium on Identification and Systerm Parameter Estimation,1985,PP.12992 伯春：智能控制儀表中的PID調(diào)節(jié)器參數(shù)自整定·自動化儀表，1990（7）PP.8-12。3 R.G.Jacquot,Modern digital Control Systerm,1981.4 伯春：離散系統(tǒng)采樣周期的選擇·化工自動化與儀表，1981（1）PP。5 涂時亮等：單片微機(jī)軟件設(shè)計技術(shù)，科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)分社，198

35、8年。6 郭一新：基本最小二乘參數(shù)估計的程序設(shè)計·信息與控制，1984（6），P.49-52。7 育才：MCS-51系列微型計算機(jī)與其應(yīng)用，東南大學(xué)，1987年。8 伯春：IMC與自動校正PID調(diào)節(jié)器·自動化與儀器儀表，1990（1），PP.36-41。9 何立民編著：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，航空航天大學(xué)，1990年。10 依軍等編著：單片微型計算機(jī)接口技術(shù)，省計算機(jī)學(xué)會，1988年。附錄：程序清單PIDJ2:MOV R0,#52HMOV R1,#49HLCALL FSUBMOV R1,#4CHLCALL FSTRMOV R0,#4CHMOV R1,#40HLCALL FSUB

36、MOV R1,#4FHLCALL FSTRMOV 40H,4CHMOV 41H,4DHMOV 42H,4EHMOV R1,#4CHMOV R2,#09HLCALL LPDM2MOV R0,#40HMOV R1,#4CHLCALL FMULMOV R1,#4CHLCALL FSTRMOV R0,#4CHMOV R1,#4FHLCALL FADDMOV R1,4CHLCALL FSTRMOV R0,#4FHMOV R1,#43HLCALL FSUBMOV R1,#49HLCALL FSTRMOV R1,#43HMOV R2,#0CHLCALL LPDM2MOV R1,#49HMOV R0,#43H

37、LCALL FMULMOV R1,#49HLCALL FSTRMOV 43H,4FHMOV 44H,50HMOV 45H,51HMOV R1,#49HMOV R0,#4CHLCALL FADDMOV R1,#4FHLCALL FSTRMOV R1,#4CHMOV R2,#06HLCALL LPDM2MOV R0,#4CHMOV R1,#4FHLCALL FMULMOV R1,#4CHLCALL FSTRMOV R0,#46HMOV R1,#4CHLCALL FADDMOV R1,#4CHLCALL FSTRMOV 46H,4CHMOV 47H,4DHMOV 48H,4EHRETLPDM2:MO

38、V R7,#03HLPDM20:MOV A,R2MOVC A,A+PCMOV R1,AINC R2INC R1DJNZ R7,LPDM20RETPM2:DB 00H,00H,00HDB 00H,00H,00HFADD:CLR 3AHLCALL FMLDLCALL FABPRETFSUB:SETB 3AHLCALL FMLDLCALL FABPRETFSTR:MOV A,R4MOV R1,AINC R1MOV A,R2MOV R1,AINC R1MOV A,R3MOV R1,ADEC R1DEC R1RETFMUL:LCALL FMLDMOV A,R6XRL A,R7MOV C,ACC.7MOV 38H,CLCALL DMULMOV A,R7MOV C,ACC.7MOV PSW.5,CMOV A,R0ADD A,R1MOV R6,ASETB CLCALL FSDTMOV A,R6MOV C,38HMOV ACC.7,CMOV R4,ARETDMUL:MOV A,R3MOV B,R5MUL ABMOV R7,BMOV A,R3MOV B,R4MUL ABADD A,R7MOV R7,ACLR AA