
基于PID控制算法的恒温控制系统
作品编号:DZDQ1131 开发环境: WORD全文:71页 论文字数:19000字 此基于PID控制算法的恒温控制系统毕业设计完整版包含[论文] |
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由以上的论证已经知道,由于传统的PID控制算法其运算法则过于单一,当外部工作环境或控制要求改变时,原有的运算法则并不能很好的根据具体情况作出相应调整,并没有发挥出作为一个闭环系统应有的自我调整的作用,因此需要我们在改变工艺要求或系统工作环境发生变化时对系统的工作状态作出相应调整。通常情况下人们采用的修正方法是将PID运算法则中起决定作用的运算参数进行相应的调整。这种做法虽然能够弥补传统PID控制器的不足,但在要求低投入、高产出、高效率、高标准的今天,显然是不可取的。
是否有一种方法使得PID控制系统能够像我们人类一样自动的对当前工作环境及工艺要求进行分析,并在改变工艺要求或系统工作环境发生变化时对系统的工作状态作出相应调整呢?在不同的工作环境下传统的PID控制器所需要输入的运算参数是不同的,其本质是系统的PID运算法则产生了调整,即不同的工作环境与工艺要求对应了不同的运算法则。以这一思想为基础,可以尝试让控制系统自动的对当前工作环境及工艺要求进行分析,并使其自主选择适合当前条件下的运算法则。
虽然在自动控制原理的理论前提下,由传统PID控制算法控制的闭环系统可以自我维持一个相对稳定的工作状态,但在实际工业生产中,由于其控制算法固定,无法同时协调生产过程中快速性、准确性和稳定性各项指标间所产生的矛盾,因此并不能很好的满足生产要求。
通过理论分析表明,仿人智能PID控制原理较好地满足了恒温控制的各种要求,在这种理论指导下,本设计采用AT89S52单片机实现仿人智能PID控制,系统主要由温度传感器、实时温度显示器、参数设置键盘、加热电路控制器与作为系统核心的单片机组成。该系统较好地处理了准确性和快速性之间的矛盾,弥补了以往PID控制器在实际生产中的不足。本次设计的恒温控制系统不仅能满足各项设计指标,并且具有体积小,结构简单,价格便宜,准确性高、可行性强等优点。
当然,本次设计还存在一些不足。因为本设计只是一个简易的控制系统,所以没有设置报警装置,在实际应用中仍需改进。
目录
摘要
Abstract
第1章 绪 论 1
1.1 本课题研究的意义 1
1.2 单片机的应用地位 1
第2章 方案论证 3
2.1 器件选择 4
2.1.1 单片机的选择 4
2.1.2 温度采集器件的选择 6
2.1.3 DS18B20的内部结构 7
2.1.4 DS18B20测温原理 10
第3章 仿人智能PID控制算法原理 12
3.1 传统PID控制算法原理 12
3.2 PID运算法则 13
3.2.1 数字PID位置型控制算法 14
3.2.2 数字PID增量型控制算法 14
3.3 传统数字PID控制算法在实际生产应用中的不足 15
3.4 仿人智能控制原理 16
3.5 仿人智能PID控制原理 17
第4章 硬件设计 19
4.1 单片机最小系统设计 19
4.1.1 时钟电路 19
4.1.2 复位电路 19
4.1.3 电源电路 20
4.2 键盘电路 21
4.3 显示电路 22
4.4 加热控制电路 22
第5章 软件设计 24
5.1 控制算法的确立 25
5.2 数字PID参数的整定 26
5.2.1 采样周期选择的原则 27
5.2.2 归一整定法 27
5.3 程序设计 28
5.3.1 控制系统主程序 28
5.3.2 温度检测程序 29
5.3.3 键盘处理子程序: 30
5.3.4 LED显示子程序: 31
5.3.5 控制算法子程序 33
第6章 结 论 34
参考文献 35
致 谢 37
附 录I 38
附 录II 39
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是否有一种方法使得PID控制系统能够像我们人类一样自动的对当前工作环境及工艺要求进行分析,并在改变工艺要求或系统工作环境发生变化时对系统的工作状态作出相应调整呢?在不同的工作环境下传统的PID控制器所需要输入的运算参数是不同的,其本质是系统的PID运算法则产生了调整,即不同的工作环境与工艺要求对应了不同的运算法则。以这一思想为基础,可以尝试让控制系统自动的对当前工作环境及工艺要求进行分析,并使其自主选择适合当前条件下的运算法则。
虽然在自动控制原理的理论前提下,由传统PID控制算法控制的闭环系统可以自我维持一个相对稳定的工作状态,但在实际工业生产中,由于其控制算法固定,无法同时协调生产过程中快速性、准确性和稳定性各项指标间所产生的矛盾,因此并不能很好的满足生产要求。
通过理论分析表明,仿人智能PID控制原理较好地满足了恒温控制的各种要求,在这种理论指导下,本设计采用AT89S52单片机实现仿人智能PID控制,系统主要由温度传感器、实时温度显示器、参数设置键盘、加热电路控制器与作为系统核心的单片机组成。该系统较好地处理了准确性和快速性之间的矛盾,弥补了以往PID控制器在实际生产中的不足。本次设计的恒温控制系统不仅能满足各项设计指标,并且具有体积小,结构简单,价格便宜,准确性高、可行性强等优点。
当然,本次设计还存在一些不足。因为本设计只是一个简易的控制系统,所以没有设置报警装置,在实际应用中仍需改进。
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摘要
Abstract
第1章 绪 论 1
1.1 本课题研究的意义 1
1.2 单片机的应用地位 1
第2章 方案论证 3
2.1 器件选择 4
2.1.1 单片机的选择 4
2.1.2 温度采集器件的选择 6
2.1.3 DS18B20的内部结构 7
2.1.4 DS18B20测温原理 10
第3章 仿人智能PID控制算法原理 12
3.1 传统PID控制算法原理 12
3.2 PID运算法则 13
3.2.1 数字PID位置型控制算法 14
3.2.2 数字PID增量型控制算法 14
3.3 传统数字PID控制算法在实际生产应用中的不足 15
3.4 仿人智能控制原理 16
3.5 仿人智能PID控制原理 17
第4章 硬件设计 19
4.1 单片机最小系统设计 19
4.1.1 时钟电路 19
4.1.2 复位电路 19
4.1.3 电源电路 20
4.2 键盘电路 21
4.3 显示电路 22
4.4 加热控制电路 22
第5章 软件设计 24
5.1 控制算法的确立 25
5.2 数字PID参数的整定 26
5.2.1 采样周期选择的原则 27
5.2.2 归一整定法 27
5.3 程序设计 28
5.3.1 控制系统主程序 28
5.3.2 温度检测程序 29
5.3.3 键盘处理子程序: 30
5.3.4 LED显示子程序: 31
5.3.5 控制算法子程序 33
第6章 结 论 34
参考文献 35
致 谢 37
附 录I 38
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