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文档简介

基于PID的恒温控制系统设计湖南工业大学电气与信息工程学院指导老师：张忠贤学生姓名：周益丹基于ＰＩＤ的恒温控制系统设计一、课题研究的目的、意义二、方案的选择与确定三、系统总体设计四、系统硬件设计五、系统软件设计六、MATLAB仿真七、课题展望电阻炉的温度控制具有升温单向性、大惯性、大滞后性和时变性的特点。例如：其升稳单向性是由于电加热的升稳、保温主要是通过电阻加热；降温则通常是依靠自然冷却，当温度一旦超调，就无法用控制手段使其降温，因而很难用数字方法建立精确的模型，并确定参数。一、课题研究的目的、意义由于PID控制技术最为成熟，控制结构简单，参数容易调整，不必求出被控对象的数学模型就可以调节，所以在恒温控制系统中通常采用PID控制。应用传统的模拟电路控制方法，由于电路复杂，器件太多，往往很难达到理想的控制效果。二、方案的选择与确定三、系统总体设计

通过对几种方案的比较，最终确定系统的设计框图如下图所指示：通过AT89S52单片机对偏差信号进行PID运算，利用PID调节器的输出控制固态继电器的通断，通过加热器加温与停止即可达到控制温度恒定的目的。预定的温度是通过键盘电路输入的。而PID参数Kp、Ki、Kd是通过稳定边界法整定得到。四、系统的主要硬件电路本设计的硬件电路由四大模块电路组成：电源电路温度采集电路键盘及显示电路加温控制电路电源电路

温度采集电路键盘及显示电路（一）键盘及显示电路（二）

加温控制电路系统原理图五、系统软件设计（一）

PID调节器控制原理PID的计算公式采用位置式算法+

五、系统软件设计（二）PID计算程序的流程图六、MATLAB仿真（一）系统仿真方框图六、MATLAB仿真（二）使用边界法整定PID参数分为以下几个步骤：将积分系数Ki和Kd

设为0，Kp置较小的值，使系统投入稳定运行。若系统不能稳定运行，则采用其它校正方式。逐渐增大比例系数Kp，直到系统出现等幅振荡，即所谓临界振荡过程。记录此时临界振荡增益Kp和振荡周期T。按照下表4.1所指示的经验公式和校正装置类型整定相应的PID参数，然后再进行仿真。六、MATLAB仿真（三）Kp=0.03，Ki=0.029，Kd=0.008

PID调节后系统阶跃响应曲线

七、课题展望单片机实现恒温控制

PLC实现恒温控制

模拟PID调节的恒温控制

数字PID调节的恒温

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