内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
稳定性下降，动态响应变慢。微分调节反应系统偏差信号的变化率，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，可改善系统的动态性能。但微分作用对噪声干扰有放大作用，若过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。
PID控制程序（增量型）输入M(k),R(k)计算E(k)=R(k)-M(k)计算ΔPP(k)?KP[E(k)?E(k?1)]计算ΔPI(k)?KIE(k)计算P(k)?K[E(k)?2E(k?1)?E(k?2)]DD计算ΔP(k)?ΔPP(k)?ΔPI(k)?ΔPD(k)E(k-2)←E(k-1),E(k-1)←E(k)返回 图4.4PID控制增量型程序流程图
现场整定 PID 参数时，可以根据这些参数在 PID 过程中的作用原理，来讨论我们的对策：
（1）加温很快就达到目标值，但是温度过冲很大： ① 比例系数太大，致使在未达到设定温度前加温比例过高。 ② 微分系数过小，致使对对象反应不敏感。
（2）加温经常达不到目标值，小于目标值的时间较多： ① 比例系数过小，加温比例不够。 ② 积分系数过小，对恒偏差补偿不足。
（3）基本上能够在控制目标上，但上下偏差偏大，经常波动： ① 微分系数过小，对即时变化反应不够快。
22
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
② 积分系数过大，使微分反应被淹没钝化。
（4）受工作环境影响较大，稍有变动就会引起温度的波动： ① 微分系数过小，对即时变化反应不够快。 ② 设定的基本定时周期过长，不能及时得到修正。
选择一个合适的时间常数要根据输出单元采用什么器件来确定，如果是采用可控硅的，则可设定时间常数的范围就很自由；如果采用继电器的，若过于频繁的开关就会影响继电器的使用寿命，所以不太适合采用较短周期。[18] 4.3.2积分饱和问题的处理
(1) 遇限削弱积分法
一旦控制变量进入饱和区，将只执行削弱积分项的运算而停止进行增大积分项的运算。具体地说，在计算Ui时，将判断上一个时刻的控制量Ui-1是否已经超出限制范围，如果已经超出，那么将根据偏差的符号，判断系统是否在超调区域，由此决定是否将相应偏差计入积分项。其程序流程图如图4.5所示。
遇限削弱积分法PID程序计算偏差E(k)计算比例项Pp(k)及微分项PD(k)YP(k-1)≥Pmax?NYN计算积分项P(k)IP(k-1)≤Pmax?NE(k>0?YE(k<0?Y计算P(k)?P(k)?P(k)?P(k)PID返回
图4.5遇限削弱积分的PID算法程序流程图
(2) 积分分离法
23
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
积分分离PID控制程序取给定值P(k)和测量值M(k)计算偏差E(k)=P(k)-M(k)Y|E(k)|>A?NΔPP(k)?KP[E(k)?E(k?1)]?KD[E(k)?2E(k?1)?E(k?2)]ΔPP(k)?KP[E(k)?E(k?1)]?KIE(k)?KD[E(k)?2E(k?1)?E(k?2)]返回
图4.6积分分离程序控制流程图
PID位置型运算程序计算E(k)=P(k)-M(k)E(k)>Eup?E(k)=Eup;报警E(k)
24
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
在基本PID控制中，当有较大幅度的扰动或大幅度改变给定值时， 由于此时有较大的偏差，以及系统有惯性和滞后，故在积分项的作用下，往往会产生较大的超调量和长时间的波动。特别是对于温度、成份等变化缓慢的过程，这一现象将更严重。为此可以采用积分分离措施，即偏差较大的时，取消积分作用；当偏差较小时才将积分作用投入。
另外积分分离的阈值应视具体对象和要求而定。若阈值太大，达不到积分分离的目的，若太小又有可能因被控量无法跳出积分分离区，只进行PD控制，将会出现残差。
(3) 有效偏差法
当根据PID位置算法算出的控制量超出限制范围时，控制量实际上只能取边际值U=Umax,或U=Umin,有效偏差法是将相应的这一控制量的偏差值作为有效偏差值计入积分累计而不是将实际的偏差计入积分累计。因为按实际偏差计算出的控制量并没有执行。
综上所述，本次设计智能算法程序流程图如图4.7所示。
4.4人机接口部分的设计
人机接口部分包含键盘部分和显示部分。 4.4.1键盘部分的设计
键盘是若干键的集合，是向系统提供操作人员干预命令及数据的接口设备，键盘可分为编码键盘和非编码键盘两种类型。前者能自动识别按下的键并产生相应的代码，以并行或串行方式发给CPU。它使用方便，接口简单，响应速度快，但需要专用的硬件电路。后者则通过软件来确定按键并计算键值。这种方法虽然没有编码键盘速度快，但它不需要专用的硬件支持，因此得到了广泛的应用。
键盘是计算机应用系统中一个重要组成部分，设计时必须解决下述一些问题。 （1）按键的确认
键盘实际上是一组按键开关的集合，其中每一个键值就是一个开关量的输入装置。键的闭合与否取决于机械弹性开关的通、断状态。反应在电压上就是呈现出高电平或者低电平，例如高电平表示断开，低电平表示闭合。所以，通过检测电平的状态（高或低），便可确定按键是否已被按下。
在工业过程控制和智能化仪器系统中，为了缩小整个系统的规模，简化硬件线路，常常希望设置最少量的按键，获取更多的操作控制功能。
25
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
（2）重键与连击的处理
实际按键操作中，若无意中同时或先后按下两个以上的键，系统确认哪个键操作是有效的完全由设计者的意志决定的。如视按下时间最长者为有效，或认为最先按下的键为当前按键，也可以将最后释放的键看成是输入键。不过微型计算机控制系统毕竟资源有限，交互能力不强，通常总是采用单键按下有效，多键按下无效的原则（若系统没有复合键，当然应该另当别论）。
有时由于操作人员按键动作不够熟练，会使一次按键产生多次击键效果，即重键的情形。为排除重键的影响，编制程序时，可以将键的释放作为按键的结束。等键释放电平后再转去执行相应的功能程序，以防止一次击键多次执行的错误发生。
键盘扫描有键闭合Y延时去键抖动N扫描键盘N找到闭合键Y计算键值N闭合键释放Y建立有效标志建立无效标志返回
图4.8键盘扫描程序流程图
（3）按键防抖动技术
键盘，作为向系统提供操作人员干预命令的接口，以其特定的按键序列代表着各种确定的操作命令。所以，准确无误地辨认每个键的动作及其所处的状态，
26
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库基于单片机的智能温度控制系统设计-精品(6)在线全文阅读。
相关推荐：