基于模煳自整定PID的单片机温度控制系统设计[1].pdf

维普资讯 第8卷 第 l5期 2008年8月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．8 No．15 Aug．2008 1671-1819(2008)15-4353-04 ScienceTechnologyandEngineering @ 2008 Sci．Tech．Engng． 基于模糊 自整定 PID的单片 机温度控制系统设计 李晨明 ， 谌玉红 张百海 (总后军需装备研究所 ，北京 100082 北京理工大学 ，北京 100081) 摘 要 介绍了温度控制系统的硬件组成、软件设计及控制算法。针对控制对象的不确定性，采用 了模糊 自整定PID控制算 法，实现 了PID参数的在线自整定。该系统具有实时性好、控制速度快、稳定性强等优点。 关键词 温度控制 模糊 自整定PID控制 单片机 中图法分类号 TP273．2； 文献标志码 A 在钢铁、机械、石油化工、电力、工业炉窑等工 等组成。其硬件总体结构框图如图1所示。 业生产中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数 之一。温度控制一般指对某一特定空间的温度进 行控制调节，使其达到并满足工艺过程的要求。在 89C52 圆 本文中，主要研究对特定空间 (电阻炉)的温度进行 单片机 卜 高精度控制。 圈 电阻炉温度控制系统，无论是启动或设定值升 人机接 口 主控模块 前向通道 降，还是各种扰动影响，我们既希望温度在上升时 图1 硬件结构图 间上的快速性，也希望较平稳的动态过程和精确的 稳态值，由于电阻炉的升温保温是靠电阻丝加热， 本温度控制系统以89C52单片机为核心，外接 降温则是靠环境 自然冷却，所以当温度一旦超调就 键盘输入．LED显示等外围电路。电阻炉的温度 由 无法用控制手段来使其降温。这类 电阻炉控制系 K型热电偶检测并转换成微弱的电压信号，信号放 统具有非线性，时滞以及不确定性。单纯的依靠传 大电路将此微弱信号进行放大并传送出去，接收端 统的控制方式或现代控制方式都很难达到高质量 的ICL7135将放大后的电压信号进行处理，经 A／D 的控制效果。本设计引入模糊 自整定 PID控制方 转换后变成数字量输入进控制器，控制器一方面将 法，研究设计 了电阻炉温度测控系统。 测量的温度在LED数码管上显示出来；另一方面将 该温度值与被控制值 (由键盘输入的设定温度值) 1 系统硬件结构 进行比较，根据其偏差值的大小采用相应的控制算 法进行运算，最后通过 D／A转换电路，控制固态继 本温度控制系统硬件部分主要 由单片机主控 电器在控制周期内的通断 占空比(即控制电阻炉平 模块、前 向通道模块、后 向通道模块、人机接 口模块 均功率的大小)，进而达到对 电阻炉温度进行控制 的目的。当温度超过规定温度范围时，系统会发出 2008年 4月23日收到 国家科技支撑计划课题 报警信号，自动报警。 (20061~AK0