一種基于數字pid 和單片機的溫度控制系統(tǒng)設計【文獻綜述】

1、畢業(yè)設計畢業(yè)設計（論文）文獻文）文獻綜述題目：一種基于數字PID和單片機的溫度控制系統(tǒng)設計專業(yè)：電子信息工程1前言前言70年代以來，在工業(yè)生產過程中，隨著電子技術領域飛速發(fā)展，以及自動控制理論和設計方法不斷成熟的背景推動下，溫度控制系統(tǒng)正在逐漸趨于成熟化發(fā)展，且在智能化方面也取得了一定的成果。在此領域中日本，美國等國家的技術處于領先位置，他們已經率先生產出了一些商品化的溫度控制產品，已經被廣泛的運用到了人們的日常生活中了。新型的溫度控制

2、系統(tǒng)的誕生，為現代工業(yè)注入了新鮮的血液。一般的物理變化和化學變化過程都與溫度有著密切的關系，在變化過程中，對于能否控制溫度將直接影響變化的結果，所以能否精確的控制好溫度變化為生產過程中的重要步驟。在當今社會中無論是在工農業(yè)生產中還是在日常生活中對溫度的檢測及控制都是必不可少的。在現實情況中，由于環(huán)境中溫度值的滯后現象嚴重慣性很大且存在很多不確定的因素所以很難建立精確的數學模型因此常常導致控制系統(tǒng)的性能不佳有時還會出現控制不穩(wěn)定和失控現象

3、。本次設計采用proteus仿真軟件，以AT89C51單片機做為主控單元運用PID控制算法，仿真實現了一個恒溫控制系統(tǒng)，可以避免一些不確定的影響因素。傳統(tǒng)的繼電器溫控電路雖然運用起來比較簡單但由于繼電器運作頻繁可能會因觸點不良而影響正常工作?，F今在控制領域，一般使用PID算法進行溫度控制不過PID控制對象的數學參數也是難以建立的并且當擾動因素不確定時參數調整會比較麻煩，這依然是普遍存在的技術難題。本設計中的溫度采集是用數字溫度傳感器DS

4、18B20，在其內部已經集成了AD轉換器，可使電路結構更簡單，且減少了溫度測量轉換時的精度損失，從而使測量溫度更為精確。數字溫度傳感器DS18B20只用一個引腳，即可與單片機進行連接了，這樣大大的減少了設計中接線麻煩的問題，使得單片機可以節(jié)約許多端口。DS18B20芯片的體積又比較小，且還是單線與主控芯片連接，于是在實際運用中，常常把數字溫度傳感器DS18B20做成小型的測量溫度的探頭，即使是一些狹小的位置也能很方便的檢測到，使溫控系統(tǒng)

5、發(fā)揮最大的作用。隨著單片微型計算機的功能在不斷的增強，為新型的控制算法提供了載體，許多高性能的新型機種隨之應運而生。單片機憑其功能性強、體積簡小、可靠性能高、造價低廉和開發(fā)運作周期短的優(yōu)點，已經成為了控制領域中普遍應用的必備器件，在工業(yè)生產中也成為了必不可少的器件。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機起到的更是不可替代的核心作用。像用于熱處理中的加熱爐、用于融化金屬中的坩鍋電阻爐等，類似工業(yè)用加熱爐中都可以被廣泛的應用，隨著生產的發(fā)展，在工業(yè)中，一

6、些設備對溫度的控制要求會越來越高。本此設計就是以單片機為核心、PID算法為控制方式而設計的恒溫控系統(tǒng)。溫度是工業(yè)生產過程中最常見的變量參數之一，對溫度控制的精確度，直接影響到產品的質量。及時準確地獲得溫度信息并對其進行精確的控制。不同產品和不同工藝要求下的溫度控制，所采用的控制方式和加熱方式都是不一樣的?，F今基于數字PID和單片機的溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產上已經被廣泛的使用，此系統(tǒng)的任務是對溫度進行實時監(jiān)控。在控制過程中，系統(tǒng)采用的是數字

7、PID控制算法來實現其功能的。傳統(tǒng)PID控制電路結構相當的復雜（不適應現代工業(yè)發(fā)展的需求），對溫度進行控制時需要配合可控硅控制電路才能實現，此系統(tǒng)不僅器件煩多，生產成本高，而且電路調試還很復雜。在新型的溫度控制系統(tǒng)中，運用單片機來進行數字PID運算，這樣可以充分發(fā)揮其軟件系統(tǒng)的靈活性，可以使得工業(yè)生產中控制方便，簡單和靈活性大等等優(yōu)點。而系統(tǒng)中的單片機是整個控制系統(tǒng)的核心。本設計用的是MCS51單片機，MCS是Inter公司生產的單片機

8、的系列符號。51單片機已經成為溫度控制系統(tǒng)的主打核心。在實際的運用中，應用最為普遍的調節(jié)器控制規(guī)律為比例，積分，微分控制，簡單稱為PID控制，又稱PID調節(jié)。PID控制器出現至今已有近70年歷史了，以其結構簡單，穩(wěn)定性好，可靠性高，調整方便等優(yōu)點而成為工業(yè)控制的主要技術之一了。當被控制對象的結構和參數不能確定時，當得不到精確的數學模型時，當控制理論的其它技術信息也難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數就得依靠經驗來確定，從而產生了很大的局限

9、性，這時如若應用PID控制技術可變的相當的方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和控制對象時，或者不能通過有效的測量手段來獲得參數時，最適合運用PID控制技術來實現。PID控制，也就是PI和PD的控制。PID控制器是根據系統(tǒng)的誤差，再利用比例，積分，微分計算出控制量進行控制的。以加熱爐為例，現在加熱爐的溫度控制系統(tǒng)是最為常見和典型的過程控制系統(tǒng)，溫度是工業(yè)生產過程中的靈魂，因為許多實踐現場中，對溫度的影響往往是多方面的，從而使得溫度的控制變的