PID控制是目前工程上应用最广的一种控制方法.docx

PID掌握是目前工程上应用最广的一种掌握方法，它的优点在于构造简洁，且不依靠被控对象模型，掌握所需的信息量也很少，因而格外易于工程实现，同时通过参数的调整也可获得较好的掌握效果。

PID掌握是将误差信号的比例〔P〕、积分〔I〕和微分通过线性组合构成掌握量，故称之为PID掌握。因此，在使用中只需要设定三个参数即可。在很多状况，往往不肯定需要三个单元，但是比例单元是必不行少的。

PID掌握器设计的难点在于参数整定。但是实际上很多状况下我们可以直接依据系统的时域响应来调整比例、微分和积分三个环节的参数，固然这就需要了解这三个环节对时域响应的有什么样的影响。

比例环节：直接将误差信号放大或缩小，因此将比例环节参数增大可以提高响应速度并且减小稳态误差，但是，快速性和稳定性总是一对冲突，也就是在增大比例系数的同时，系统的稳定性渐渐减低，系统将会消灭超调、振荡，甚至发散，因此适宜的比例增益是在快速性和稳定性之间进展折中。

积分环节：从积分的定义可知，该环节是将误差不断进展累积，可实现消退稳态误差。增益越大，积分作用越强，稳态误差消退也越快，但是带来的问题是简洁产生积分饱和现象，带来大的超调并延缓了系统进入稳态的速度，因此这又是一个冲突。

微分环节：该环节或取的是误差的微分信息，依据微分的定义，我们可以知道，这是一个超前环节，也就是说该信号提前告知我们掌握量是该减还是该增，避开造成超调、振荡，因此增大该环节增益有助于提高系统的稳定性，避开振荡，但是对快速性却产生了负作用〔快速性和稳定性总是一会冲突体〕，因此必需合理选取。还有必需留意的是，微分环节对噪声信号将产生放大作用，因此在噪声较大的系统中慎用。

电加热炉是典型工业过程掌握对象，其温度掌握具有升温单向性，大惯性，纯滞后变性PID掌握算法在工程上的应用很多，下面举例说明。基于模糊PID

电加热炉是典型工业过程掌握对象，其温度掌握具有升温单向性，大惯性，纯滞后变性

等特点，很难用数学方法建立准确的模型和确定参数。而PID掌握因其成熟，简洁实现，并具有可消退稳态误差的优点，在大多数状况下可以满足系统性能要求，但其性能取决于参数的整定状况。且快速性和超调量之间存在冲突，使其不肯定满足快速升温、超调小的技术要求。模糊掌握在快速性和保持较小的超调量方面有着自身的优势，但其理论并不完善，算法简单，掌握过程会存在稳态误差。

将模糊掌握算法引入传统的加热炉掌握系统构成智能模糊掌握系统，利用模糊掌握规章自适应在线修改PID参数，构成模糊自整定：PID掌握系统，借此提高其掌握效果。基于PID掌握算法，以ADuC845单片机为主体，构成一个能处理较简单数据和掌握功能的智能掌握器，使其既可作为独立的单片机掌握系统，又可与微机协作构成两级掌握系统。该掌握器掌握精度高，具有较高的敏捷性和牢靠性。

温度掌握系统硬件设计

该系统设计的硬件设计主要由单片机主控、前向通道、后向通道、人机接口和接口扩展等模块组成，如图l所示。由图1可见，以内含C52兼容单片机的ADuC845为掌握核心．配有640KB的非易失RAM数据存储器、外扩键盘输人、320x240点阵的图形液晶显示器进展汉字、图形、曲线和数据显示，超温报警装置等外围电路；预留微型打印机接口，可以现场打印输出结果；预留RS232接口，能和PC机联机，将现场检测的数据传输至PC机来进一步处理、显示、打印和存档。

电阻炉的温度先由热电偶温度传感器检测并转换成微弱的电压信号，温度变送器将此弱信号进展非线性校正及电压放大后，由单片机内部A／D转换器将其转换成数字量。此数字量经数字滤波、误差校正、标度变换、线性拟合、查表等处理后。一方面将炉窑温度经人机面板上的LCD显示：另一方面将该温度值与被掌握值(由键盘输入的设定温度值)比较，依据其偏差值的大小，供给应掌握算法进展运算，最终输出移相掌握脉冲，放大后触发可控硅导通(即掌握电阻炉平均功率)。到达掌握电炉温度的目的。假照实际测得的温度值超过了该系统所要求的温度范围，单片机就向报警装置发出指令，系统进展报警。

系统主控模块

系统主控模块电路如图2所示，它主要由CPU及数据存储器，晶体振荡器、复位电路、图形液晶显示器(LCD)及掌握电路、微型打印机接口掌握电路、实时日历时钟，热电偶信号处理电路等构成。这里，该系统设计可测量3点温度。传感器选择K型(镍铬-镍硅)热电偶，可用于从室温到1200°C的温度测量，测量范围宽，精度高。在温度测量范围内K型热电偶的输出热电势只有0～45．119mV，为了和ADuC845的A／D转换器相匹配，承受ACl226和1B51作为信号调理电路，由AC1226、1B51构成热电偶冷端温度补偿及信号调理器电路。当热端距测温仪表