一個(gè)實(shí)用的單片機(jī)PID方式控

一個(gè)實(shí)用的單片機(jī)PID方式控基本情況說(shuō)明本例中控制對(duì)象是一款小型專(zhuān)用工業(yè)烘箱

要求：恒溫范圍：室溫--300℃

恒溫精度：±1℃

（其它指標(biāo)略）

控制原理圖控制器硬件單片機(jī)采用C51系列內(nèi)部有8通道24位AD轉(zhuǎn)換器串行口在線編程前向通道溫度信號(hào)（來(lái)自烘箱的電阻信號(hào)）經(jīng)C51放大送入AD后向通道I/O口驅(qū)動(dòng)光耦，再驅(qū)動(dòng)大功率雙向可控硅輸出LED（3位）顯示溫度值（軟件切換顯示目標(biāo)溫度或采樣溫度）電源+5V單電源軟件設(shè)計(jì)流程溫度采樣采樣周期取決于烘箱的固有響應(yīng)特性參數(shù)比如純滯后時(shí)間θ以及響應(yīng)時(shí)間常數(shù)τ）一般值在4--20秒之間（例中取16秒）PID運(yùn)算

每采樣一次之后進(jìn)行一次PID運(yùn)算，得到一個(gè)輸出量，供輸出函數(shù)調(diào)用定義幾個(gè)變量

T_target表示目標(biāo)溫度

T_real表示當(dāng)前溫度

T_diff表示當(dāng)前溫差T_diff=T_target-T_real

PID運(yùn)算表達(dá)式如下

PWMOUT=POUT+IOUT+DOUT+PH其中POUT=KP*(Tdiff)IOUT=KI*Σ(diff)DOUT=KD*ΔdiffΣ(diff)：是由當(dāng)前算起前面N次采樣溫差和Δdiff：當(dāng)前溫差-上次溫差源程序#defineKP3.0

#defineKI0.3#defineKD200.0

#defineKC0.1

#defineTc16

sbitPID_port=P3^5;

floatT_target=0;floatT_real=0;

floatPWM=0;bitread_AD_enable=0;

主程序voidmain(void)

{

//-------程序初始化（略）

while(1)

{

if(read_AD_enable==1)

{

read_AD_enable=0;

read_AD();

pid();

}

}

}讀取AD轉(zhuǎn)換值并刻度voidread_AD(void)

{

intdelta_ad;

unsignedcharad[3];

ad[0]=ADRESH;

ad[1]=ADRESM;

ad[2]=ADRESL;

delta_ad=ad[0]*0x100+ad[1]-0x23cb;

if(delta_ad<=0)delta_ad=0;

T_real=(float)delta_ad/70;

}PID運(yùn)算函數(shù)voidpid(void)

{

staticfloatdiff[20]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};

staticfloatsum_diff=0;p-out=KP*diff[n];staticintn=0;

i-out=KI*sum_diff;floatp-out,i-out,d-out,temp;

d-out=KD*(diff[n]-temp);floatpwm-0;

temp=diff[n];

if(i-out>100)i-out=100;if(n+1>=20)n=0;

elsen+=1;

if(i-out<-100)i-out=-100;

sum-diff-=diff[n];

PWM=pout+iout+dout+pwm_0;

diff[n]=T-target-T-real;

if(PWM<0)PWM=0;

sum-diff+=diff[n];

elseif(PWM>=100)PWM=100;

}參數(shù)的整定采樣周期Tc從控制精度上考慮，Tc越小越好，但過(guò)小占用處理器的運(yùn)算時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加。本例主要考慮被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)τ和純滯后時(shí)間θ。KP(比例系數(shù))先定為1，做一個(gè)簡(jiǎn)單的只有比例調(diào)節(jié)的函數(shù)，使系統(tǒng)工作于閉環(huán)。

T_target定在150℃(恒溫范圍的中間值)

紀(jì)錄響應(yīng)曲線，如果曲線沒(méi)有出現(xiàn)振蕩則可能是KP偏小，調(diào)整KP