温控PID参数调节实验过程-文章-软件开发-程序设计

对于温度控制系统参数的整定过程及方法，搜索了很多论坛，大家都只提到PID数学原型，很少看到有实验过程及Kp,Ki,Kd参数的整定过程及方法，这2天闲着没事，来做个温度控制实验，并将一些实验过程写上来，我也是正在摸索阶段，希望大家踊跃发言哟，各位有好的建议尽管提出来，然后我来实验，将实验数据整理上来，希望对于以后想做温度控制的朋友有所帮助

硬件：

1。用可控硅控制200W加热丝，对一铁块加热，用K型热电偶采集温度，采用MAX6675做温度转换，可以到0。25度的精度，并且外围很简单，很容易与CPU对接，采用SPI通信，读取当前的温度值

2。过零检测电路，将交流信号全波整流后得到的波形去控制NPN管，将信号整形后接到CPU外部中断脚，为系统提供基准时间，所以CPU中断的频率是100HZ

实验目标：

在100度到200度内可对任意设定的温度恒温，精度先做到+/-1度吧

基本的控制实现方法：

因为是对加热的铁块温度进行控制，属于滞后效应系统，所以采样周期先定为5秒（这里指的是PID计算的周期，注意我的温度采样是时时的），所以CPU外部中断次数为500次，对应的PID计算结果输出为0~500，就是说把这5秒钟划分为500等份，根据计算的结果来决定在这5秒钟内应该加热多少等份

软件：

采用PID控制方法，我先采用位置式输出方式，公式原型：u(t) = kp * e(t) + ki * [e(1) + e(2) + ....+ e(t)] + kd * [e(t) - e(t-1)]，这里先做基本的PID算法，达到控制目标后再来优化算法提高恒温精度，考虑到实验温度过高实验时间会过长，所以我先定目标控制温度为110度，等控制好了再看其他温度会达到多少精度，为了提高加热速度提前20度开始PID控温

下面是调节参数的过程及数据：

参照网上一些方法，先确定Kp，即令Ki，Kd=0，只用比例调节，得到一个稳定的越接近控制目标的震荡参数，然后根据这个Kp和震荡周期来计算Ti，Td，

第1次：Kp=2.5，测试数据如下见图片：Y坐标为温度值，放大了10倍，X坐标为时间每5秒一个点，

第2次：Kp=5

第3次：Kp=8。5，这次的测试时间比较长，因为比较接近稳定震荡了，图片如下：

PID的源代码在网上基本都是公开的，既然大家都希望看一看，我还是贴出来吧，估计看了也很失望，因为我的也是网上的代码一模一样的，既然数学模型已经建立，程序只是把这个模型用语言把他表达出来而已，其实很多人PID实验不成功，就是没有仔细去分析参数的调节过程，我是想通过上面的实验过程来给大家一个思路去如何调节这几个参数，而不是在网上到处搜索源程序，然后抱怨下载的PID源程序都不能满足自己的调节要求。

经过实验发现：位置式整定的参数不能直接用在增量式上面，会出现超调的时间居多，无法稳定在目标值上

//PID计算

UINT16 PID_Cal(void)

{

float xdata pterm,iterm,dterm;

//把当前的温度和设定的目标温度定义好

ppid->pv = SystemRealTemprature;

ppid->sp = SystemSetTemprature;

//根据实验得出:Kp=5.98 T=5 Td=27 Ti=112.5

//PID数学模型

//u(t) = kp * e(t) + ki * [e(1) + e(2) + ....+ e(t)] + kd * [e(t) - e(t-1)]

ppid->errk = (float)(ppid->sp - ppid->pv);