基于PID算法控制的智能温控系统的实现

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1、应用研究基于PID算法控制的智能温控系统的实现AnInexpensiveIntelligentTemperatureControllerControlledbyANewMCU湖南文理学院（湖南常德415000）蔡剑华胡惟文王先春摘要：本文介绍了一种基于PID算法控制且带PID参数自整定的智能温控系统。给出了系统各部分的实现方法，详细讲述了本设计巧妙的A/D转化和PID参数自整定的原理及软件实现，最后简要提及了本设计的应用实践及其应用前景。Abstract:Atypeofintelligenttemperature

2、controllersystem,withself-tuningfunctionforPIDparameters,whichiscontrolledbyPID,isstated.Firsttherealizationofthesystemispresented,thentheartfulprincipleoftheself-tuningalgorithmandtheA/Dconverterandthedesignofsoftwareareintroducedindetail.Abriefoutlineofthei

3、mplementa-tionisdiscussedlast.关键词：A/D转化PWM信号调制PID控制自整定Keywords:A/DconvertPWMsignalmodulatePIDcontrolSelf-tuning目前，市场上流行的程序温控仪大多以8031为用于检测温度的热电偶，其电压信号放大后，由CPU，都辅有很多的外围电路。而且多数程序温控仪单片机通过软件编程直接实现A/D转化，与设定温度没有自整定能力，只能靠人工设定PID参数，需要有比较，按PID调节法和脉宽调功法，计算出该时刻的经验的技术人员根据

4、被控对象的阶跃响应曲线，通过调功控制值，经光电隔离器输出合适的调功信号到继大量的试验和试凑的方法来确定控制对象的PID参数。电器，以控制交流接触器电源电压的通断，从而决定单片机P89LPC932具有功能强大、速度快、价格电热器加热与否。此调功量一直持续到下一个调功周便宜等特点。用此芯片做CPU只需较少的外围电路即期送出新的调功量为止。可实现温度控制系统的硬件设计，通过有效的PID控1.2系统硬件构成制可做到测量灵敏度为0.01℃，控制误差为0.1℃。LPC932是一款单片封装的微控制器适合于许多要从用户的角度来说

5、，程序温度控制仪最好直接带有自求高集成度低成本的场合，可以满足多方面的性能要整定PID参数的功能，这样不仅可以避免人工整定参求。如图1所示，本系统应用了其SPI、CCU、EEPROM、数不准的问题，又可缩短整定时间。本设计消除了在UART和模拟比较等功能模块，而不需要像传统温控仪办公室和工作现场来回设定参数的麻烦。需要外加A/D转化和EPPROM芯片，这样可大大减少元1温控系统的硬件实现器件的数目、电路板面积以及系统的成本。温度传感器采集的电压信号经放大处理后直接送1.1系统工作原理到CPU的模拟比较功能模块，通

6、过软件编程可直接实中国仪器仪表2006年第11期湖南文理学院基金项目（JJQD06008）57应用研究P89LPC932=++1=0显示SPI模拟温度部分模块比较模块传感器式中:控制PWM调功调，1分别为第次及第1次采样偏差值；P0口加热系统键盘模块压模块为第次的控制量输出值；计算机串口并行口报警指、、分别为比例系数、积分常数和微分常数，示部分可以采用参数自整定而得到。图1系统结构图温控系统软件还包括对温度控制系统的保护和快现A/D转换，把采集的温度信号转化为数字量，再与速加温的切换等。在测得温度未接近设定温度时

7、，系要控制的设定温度值比较，通过PID算法的控制作用统快速加温，接近时，调用PID算法控制，以达到迅调制CCU模块PWM脉冲信号的占空比，整形为0~5V的速稳定温度场的目的。温度一旦高于最高设定值，程电压信号，以调节调空调压模块控制加热棒输出功率，序自动切断电源停机。由于仪器仪表的工作环境存在从而实现控温过程。整个温控过程都可编程并由SPI强电磁场干扰，为提高温控系统的可靠性，硬件上用模块送到显示部分做到实时跟踪检测。光电隔离器；软件上除了设计数字滤波程序外，还设本设计还制作了一个小键盘，通过查询方式与CPU计了

8、软件监视器等。软件流程如图2所示。通信，操作键盘可以自动完成系统的PID控制，PID初始化参数自整定、PID参数手动设置等控制，也可以通过串口由计算机或DSP芯片等上位机完成。并利用了芯读温度值片提供的512bitEEPROM，对自整定或手动设置的PID参数和设定控制温度有记忆存储功能，每次设置完成数字滤波及温度补偿或开机都按最新得到的一组参数直接运行。整个控制计算温度和