基于模糊自整定PID的单片机温度控制系统设计.pdfVIP

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