溫度控制的pid算法 及c程序?qū)崿F(xiàn)

1、溫度控制與溫度控制與PID算法算法溫度控制與PID算法j較為復(fù)雜，下面結(jié)合實(shí)際淺顯易懂的闡述一下PID控制理論，將溫度控制及PID算法作一個簡單的描述。1溫度控制的框圖這是一個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于控制加熱溫區(qū)的溫度（PV）保持在恒定的溫度設(shè)定值(SV)。系統(tǒng)通過溫度采集單元反饋回來的實(shí)時溫度信號（PV）獲取偏差值（EV），偏差值經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器運(yùn)算輸出，控制發(fā)熱管的發(fā)熱功率，以克服偏差，促使偏差趨近于零。例如，當(dāng)某一時刻爐內(nèi)過PCB

2、板較多，帶走的熱量較多時，即導(dǎo)致溫區(qū)溫度下降，這時，通過反饋的調(diào)節(jié)作用，將使溫度迅速回升。其調(diào)節(jié)過程如下：溫度控制的功率輸出采用脈寬調(diào)制的方法。固態(tài)繼電器SSR的輸出端為脈寬可調(diào)的電壓UOUT。當(dāng)SSR的觸發(fā)角觸發(fā)時，電源電壓UAN通過SSR的輸出端加到發(fā)熱管的兩端；當(dāng)SSR的觸發(fā)角沒有觸發(fā)信號時，SSR關(guān)斷。因此，發(fā)熱管兩端的平均電壓為Ud＝(tT)UAN=KUAN其中K=tT，為一個周期T中，SSR觸發(fā)導(dǎo)通的比率，稱為負(fù)載電壓系數(shù)或

3、是占空比，K的變化率在0－1之間。一般是周期T固定不便，調(diào)節(jié)t當(dāng)t在0－T的范圍內(nèi)變化時，發(fā)熱管的電壓即在0－UAN之間變化，這種調(diào)節(jié)方法稱為定頻調(diào)寬法。下面將要描述的PID調(diào)節(jié)器的算式在這里的實(shí)質(zhì)即是運(yùn)算求出一個實(shí)時變化的，能夠保證加熱溫區(qū)在（1）PID調(diào)節(jié)前階段在這個階段，因?yàn)闇貐^(qū)的溫度距離設(shè)定值還很遠(yuǎn)，為了加快加熱速度，SSR與發(fā)熱管處于滿負(fù)荷輸出狀態(tài)，只有當(dāng)溫度上升速度超過控制參數(shù)“加速速率”，SSR才關(guān)閉輸出。“加速速率”描述

4、的是溫度在單位時間的跨度，反映的是溫度升降的快慢，如上圖所示。用“加速速率”限制溫升過快，是為了降低溫度進(jìn)入PID調(diào)節(jié)區(qū)的慣性，避免首次到達(dá)溫度設(shè)定值（SV）時超調(diào)過大。在這個階段，要么占空比K=0SSR關(guān)閉；要么占空比K=100％SSR全速輸出。PID調(diào)節(jié)器不起作用，僅由“加速速率”控制溫升快慢。（2）PID調(diào)節(jié)階段在這個階段，PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出，根據(jù)偏差值計(jì)算占空比（0－100％），保證偏差(EV)趨近于零即使系統(tǒng)受到外部干擾時，

5、也能使系統(tǒng)回到平衡狀態(tài)。3PID算法PID控制的原理是基于下面的算式：輸出M(t)是比例項(xiàng)，積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的函數(shù)。其中：M(t)PID回路的輸出，是時間的函數(shù)KcPID回路的比例增益ePID回路的偏差（設(shè)定值（SV）與過程變量(PV)之差）MinitialPID回路的靜態(tài)輸出值為了能讓數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個算式，連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來計(jì)算輸出值。數(shù)字計(jì)算機(jī)處理的算式如下：從這個公式可以看出，積分項(xiàng)是從第一個采樣周期到