基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告

计算机控制技术课程设计学院：专业：班级：学号：姓名：指导老师:时间：基于 PID 算法的温度仿真温度是工业对象中一种重要参数，特别在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热解决炉和反映炉等。用微型计算机对炉温进行控制，无论在控制品质，节约能源，还是在改善劳动环境等方面都显示了巨大的优越性。本报告介绍了温度测量及自动控制系统的软件设计。一、课设内容实现用 PID 闭环控制温度系统的仿真。二、总体方案温度信号通过 PID 控制算法的解决，输出相应的控制信号。本次课程设计侧重 PID 温度控制算法的实现。三、控制系统分析：零状态下，输入为单位阶跃信号 R 的输出回反馈给输入。在参数给定值 R 的情况下，给定值 R 与反馈值比较得到偏差.通过 PID 调节器运算产生相应的控制量，PID 调节器的输出作为被控对象的输入信号，是输入的数值稳定在给定值 R。通过 PID 算法控制系统在单位阶跃信号 R(m 激励下产生的零状态响应。传递函数表达式为：R(幻 0.383(1 - 0.386z" ')(1 - 0.586 厂】)D (z)==。⑵(1-£'1)(1 + 0.593 厂 1)通过 Z 的反变换后得差分方程为:r(k) = 0.383c ( 幻 一 0.366c* - 1) + 0.083c ( 上 一 2)| +0.0407r(k-1)+O.S93r(/c-2)|四、软件设计PID 调节由比例调节、积分调节、微分调节三者组成，是技术最成熟、应用最广泛的一种调节方式°PID 调节的实质就是根据输入的偏差值，按比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用于控制输出。在实际应用中，根据被控对象的特性和控制规定，可灵活地改变 PID 的结构，取其中一部分环节构成控制规律，如比例调节、比例积分调节、比例积分微分调节等。PID 算法表达式：P (t) K (p) e (t) — e (t)dt T "e°)TID dt(1)当采样周期 T 很小时四可以用 T 近似代替，［3 可用拆…^^叫近似代替，“积分”用“求和”近似代替，即可作如下近似de(t)e(t)e(t1)dtTte(t)dt n0i1e(i)T离散化后的 PID 表达式:T K TP (k) K E (k) — E (j) E (k) E (k 1)P T TI j o(2)在该系统中，选用位置型 PID 进行程序设计，位置型 PID 输出表达式如下:，、，、KP k) K E (k) K E (j)K E k) E k 1)PIDj 0(3)在进行程序编写时，一般将（3）式作一下改善:P (k) K E(k)PPP*)KjE(k)P*P K E(k) E(kD D1)1)根据该表达式，在计算机内进行具体的 PID 运算，PID 程序流程图...