基于模糊自整定PID的单片机温度控制系统设计.pdf
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第8卷第15期2008年8月 科学技术与工程 V01.8No.15Aug.2008
Seienee and
1671—1819(2008)15—4353—04 TechnologyEngineering ⑥2008Sci.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1,2谌玉红1张百海2
(总后军需装备研究所1,北京100082北京理工大学2,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
中圈法分类号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
被控对象
● 一 -II,
之一。温度控制一般指对某一特定空间的温度进 键盘}_ 叫亘i!H固态继电器}
电阻炉
行控制调节,使其达到并满足工艺过程的要求。在 一89C52 后向通 1。。’’。。’’。。’’。’。一
显示}+
本文中,主要研究对特定空间(电阻炉)的温度进行 报警I. 单片机 迥卜匾翠碴
高精度控制。
人机接口 主控模块 前向通道l!燮i!堡I
电阻炉温度控制系统,无论是启动或设定值升
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
键盘输入、LED显示等外围电路。电阻炉的温度由
降温则是靠环境自然冷却,所以当温度一旦超调就
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
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