電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

1、13/14HefeiUniversity計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名： 宏灶 學(xué) 號(hào)： 0805070110 專業(yè)班級(jí)： 08級(jí)自動(dòng)化(2)班 指導(dǎo)老師：丁 健 前 言溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械、食品等領(lǐng)域。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食儲(chǔ)備、計(jì)算機(jī)機(jī)房等都需要對(duì)溫度進(jìn)行測

2、量和控制。因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。溫度控制系統(tǒng)屬于一階純滯后環(huán)節(jié)，具有大慣性、純滯后、非線性等特點(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)控制方式超調(diào)大、調(diào)節(jié)時(shí)間長、控制精度低。采用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制，具有電路設(shè)計(jì)簡單、精度高、控制效果好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科技進(jìn)步等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義隨著單片機(jī)技術(shù)的迅速興起與蓬勃發(fā)展，其穩(wěn)定、安全、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)十分突出，所以其應(yīng)用也十分廣泛。單片機(jī)已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān)，并且滲透到生活的方方面面。單片機(jī)的特點(diǎn)是體積較小，也就是其集成特性，其部結(jié)構(gòu)是普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡化，增加一些外圍電路，就能夠組成一個(gè)完整的小系統(tǒng)，單片機(jī)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展

3、性。它具有和普通計(jì)算機(jī)類似的、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，通過使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。所以單片機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中，可以極提高工業(yè)設(shè)備的智能化、數(shù)據(jù)處理能力和處理效率，而且單片機(jī)無需占用很大的空間。隨著檢測理論和技術(shù)的不斷更新, 溫度傳感器的種類也越來越多，在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域。目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296454114一、課程設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc296454114 h 3H

4、YPERLINK l _Toc296454115二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與方案論證 PAGEREF _Toc296454115 h 4HYPERLINK l _Toc2964541162.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296454116 h 4HYPERLINK l _Toc2964541172.1.1核心處理模塊單片機(jī) PAGEREF _Toc296454117 h 4HYPERLINK l _Toc2964541182.1.2溫度信號(hào)采集與傳感器 PAGEREF _Toc296454118 h 4HYPERLINK l _Toc2964541192.1.3人機(jī)交互與串口通信 PAGERE

5、F _Toc296454119 h 4HYPERLINK l _Toc2964541202.1.4控制執(zhí)行單元 PAGEREF _Toc296454120 h 5HYPERLINK l _Toc2964541212.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296454121 h 5HYPERLINK l _Toc296454122三、硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296454122 h 5HYPERLINK l _Toc2964541233.1、核心部分單片機(jī) PAGEREF _Toc296454123 h 5HYPERLINK l _Toc2964541243.2、溫度采集轉(zhuǎn)換模塊

6、PAGEREF _Toc296454124 h 6HYPERLINK l _Toc2964541253.3、ACSSR交流功率調(diào)節(jié)電路 PAGEREF _Toc296454125 h 6HYPERLINK l _Toc2964541263.4、變送電路 PAGEREF _Toc296454126 h 7HYPERLINK l _Toc2964541273.4.1、420mA變送器XTR101 PAGEREF _Toc296454127 h 7HYPERLINK l _Toc2964541283.4.2、I/V轉(zhuǎn)換器RCV420 PAGEREF _Toc296454128 h 7HYPERLIN

7、K l _Toc2964541293.5、鍵盤與顯示的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296454129 h 8HYPERLINK l _Toc2964541303.5.1鍵盤設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296454130 h 8HYPERLINK l _Toc2964541313.5.2 LED數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296454131 h 8HYPERLINK l _Toc2964541323.6、硬件連接圖 PAGEREF _Toc296454132 h 9HYPERLINK l _Toc296454133四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296454133 h

8、9HYPERLINK l _Toc2964541344.1 主程序模塊 PAGEREF _Toc296454134 h 9HYPERLINK l _Toc2964541354.2 功能實(shí)現(xiàn)模塊 PAGEREF _Toc296454135 h 10HYPERLINK l _Toc2964541364.2.1T0中斷子程序 PAGEREF _Toc296454136 h 10HYPERLINK l _Toc2964541374.2.2 T1中斷子程序 PAGEREF _Toc296454137 h 10HYPERLINK l _Toc2964541384.3運(yùn)算控制模塊 PAGEREF _Toc2

9、96454138 h 11HYPERLINK l _Toc2964541394.3.1標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序 PAGEREF _Toc296454139 h 11HYPERLINK l _Toc2964541404.3.2 PID算法 PAGEREF _Toc296454140 h 11HYPERLINK l _Toc296454141五、結(jié)果分析論述 PAGEREF _Toc296454141 h 12HYPERLINK l _Toc296454142六、參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc296454142 h 13一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)：電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的電阻爐為

10、被控對(duì)象，采用MCS51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成，并完成系統(tǒng)總體控制方案和達(dá)林算法控制器的設(shè)計(jì)，給出系統(tǒng)硬件原理框圖和軟件設(shè)計(jì)流程圖等。 1.電阻爐組成與其加熱方式 電阻爐是工業(yè)爐的一種，是利用電流通過電熱體元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱或者熔化元件或物料的熱加工設(shè)備。電阻爐由爐體、電氣控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，爐體由爐殼、加熱器、爐襯（包括隔熱屏）等部件組成。由于爐子的種類不同，因而所使用的燃料和加熱方法也不同;由于工藝不同，所要求的溫度高低不同，因而所采用的測溫元件和測溫方法也不同;產(chǎn)品工藝不同，對(duì)控溫精度要求不同，因而控制系統(tǒng)的組成也不一樣。

11、電氣控制系統(tǒng)包括主機(jī)與外圍電路、儀表顯示等。輔助系統(tǒng)通常指傳動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，因爐種的不同而各異。 電阻爐的類型根據(jù)其熱量產(chǎn)生的方式不同，可分為間接加熱式和直接加熱式兩大類。間接加熱式電阻爐，就是在爐子部有專用的電阻材料制作的加熱元件，電流通過加熱元件時(shí)產(chǎn)生熱量，再通過熱的傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射而使放置在爐中的爐料被加熱。直接加熱式電阻爐，是將電源直接接在所需加熱的材料上，讓強(qiáng)大的電流直接流過所需加熱的材料，使材料本身發(fā)熱從而達(dá)到加熱的效果。工業(yè)電阻爐，大部分采用間接加熱式，只有一小部分采用直接加熱式。由于電阻爐具有熱效率高、熱量損失小、加熱方式簡單、溫度場分布 均勻、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十

12、分廣泛。 2.控制要求本系統(tǒng)中所選用的加熱爐為間接加熱式電阻爐，控制要求為: （1）采用一臺(tái)主機(jī)控制8個(gè)同樣規(guī)格的電阻爐溫度; （2）電爐額定功率為20 kW; （3）恒溫正常工作溫度為1000，控溫精度為1%; （4）電阻爐溫度按預(yù)定的規(guī)律變化，超調(diào)量應(yīng)盡可能小，且具有良好的穩(wěn)定性; （5）具有溫度、曲線自動(dòng)顯示和打印功能，顯示精度為1; （6）具有報(bào)警、參數(shù)設(shè)定、溫度曲線修改設(shè)置等功能。二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與方案論證2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)題目要求,電熱鍋爐溫度控制系統(tǒng)由核心處理模塊、溫度采集模塊、鍵盤顯示模塊、與控制執(zhí)行模塊等組成。采用比較流行的AT89S52作為電路的控制核心,使用8位的模數(shù)

13、轉(zhuǎn)換器AD0808進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,控制電路部分采用PWM通過AC-SSR實(shí)現(xiàn)鍋爐溫度的連續(xù)控制,此方案電路簡單并且可以滿足題目中的各項(xiàng)要求的精度。系統(tǒng)總體框圖如下。圖2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖2.1.1核心處理模塊單片機(jī)該部分的功能不僅包括向溫度傳感器寫入各種控制命令、讀取溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理，同時(shí)還要對(duì)執(zhí)行單元進(jìn)行控制。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心與數(shù)據(jù)處理核心。2.1.2溫度信號(hào)采集與傳感器本部分的主要作用是用傳感器檢測模擬環(huán)境中的溫度信號(hào)，溫度傳感器上電流將隨環(huán)境溫度值線性變化。再把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，使用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字電壓信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用的是數(shù)

14、字溫度傳感器，以上過程都在溫度傳感器部完成。2.1.3人機(jī)交互與串口通信人機(jī)交換的目的是為了提高系統(tǒng)的可用性和實(shí)用性。主要包括按鍵輸入、輸出顯示。通過按鍵輸入完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，而輸出顯示則完成數(shù)據(jù)的顯示和系統(tǒng)提示信息的輸出，串口通信的主要功能是完成單片機(jī)與上位機(jī)的通信，便于進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，為將來系統(tǒng)功能的擴(kuò)展做好基礎(chǔ)工作。2.1.4控制執(zhí)行單元是單片機(jī)的輸出控制執(zhí)行部分，根據(jù)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，驅(qū)動(dòng)繼電器控制外部設(shè)備，可以達(dá)到超溫報(bào)警與升溫或者降溫目的，使環(huán)境溫度始終保持在一個(gè)圍之。2.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)根據(jù)溫度變化慢,并且控制精度不易掌握的特點(diǎn),我們設(shè)計(jì)了以AT89S52單片機(jī)為檢測控制中心

15、的電熱鍋爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。溫度控制采用改進(jìn)的PID數(shù)字控制算法,顯示采用8位LED動(dòng)態(tài)顯示。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,控制算法新穎,控制精度高,有較強(qiáng)的通用性。所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)有以下功能：1、溫度控制設(shè)定波動(dòng)圍小于1%,測量精度小于1%,控制精度小于2%,2、實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值;3、按鍵控制：設(shè)置復(fù)位鍵、運(yùn)行鍵、功能轉(zhuǎn)換鍵、加一鍵、減一鍵;4、越限報(bào)警。三、硬件電路設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)主要由AT89S52單片機(jī)、溫度采集、AD轉(zhuǎn)換、光耦隔離、鍵盤顯示電路、蜂鳴報(bào)警、等功能電路組成。3.1、核心部分單片機(jī)AT89S52單片機(jī)為主控制單元。AT89S52是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)它除

16、正常工作以外還可以工作于低功耗和掉電模式，進(jìn)一步減少了芯片的功耗。降低芯片的溫升，延遲了芯片的使用壽命。其部配有8K的Flash程序存儲(chǔ)器和256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。所配置的Flash程序存儲(chǔ)器，便于實(shí)現(xiàn)ISP在線下載，降低了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)成本。除此之外，AT89S52還具有2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器。5個(gè)兩級(jí)中斷源結(jié)構(gòu)，32位并行輸人輸出端口和一個(gè)全雙工的串行口，以與看門狗定時(shí)器等功能單元。AT89S52單片機(jī)首先根據(jù)爐溫的給定值和測量值計(jì)算出溫度偏差，然后進(jìn)行PID控制并計(jì)算出相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)由P10口輸出。最后將P10口輸出的控制數(shù)據(jù)送往光電耦合隔離器的輸入端，利用PWM脈沖調(diào)制技術(shù)調(diào)整占空比，達(dá)

17、到使?fàn)t溫控制在某一設(shè)定溫度。AT89S52單片機(jī)還負(fù)責(zé)按鍵處理、溫度顯示以與與上位機(jī)進(jìn)行通信等工作。4位高亮度LED用于顯示設(shè)定溫度或?qū)崪y溫度。3.2、溫度采集轉(zhuǎn)換模塊溫度采集電路主要由鉑銠-鉑熱電偶LB-3。LB-3熱電偶可以在1300高溫下長時(shí)間工作，滿足常規(guī)處理工藝要求。測溫時(shí)，熱電阻輸出mV熱電勢，必須經(jīng)過變送器變換成0-5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。本系統(tǒng)選用DWB型溫度變送器，并將其直接安裝在熱電偶的接線盒，構(gòu)成一體化的溫度變送器，不僅可以節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線，而且可以減少溫度信號(hào)在傳遞過程中產(chǎn)生的失真和干擾。電阻爐爐溫信號(hào)是一種變換緩慢的信號(hào)。這種信號(hào)在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不高。因此為了減

18、低成本以與方便選材，可以選用廉價(jià)的、常用的A/D芯片ADC0808，ADC0808是一種逐次逼近式8路模擬輸入、8為數(shù)字輸出地A/D轉(zhuǎn)換器件，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us，完全滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。經(jīng)過ADC0808轉(zhuǎn)換所得到的實(shí)測爐溫?cái)?shù)據(jù)直接送入AT89S52單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外，為了防止斷偶或者爐溫越限，產(chǎn)生熱處理質(zhì)量事故；同時(shí)為了提高溫控系統(tǒng)的智能化控制性能，降低熱處理操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，本系統(tǒng)特別設(shè)置了斷偶或爐溫越限自動(dòng)報(bào)警電路。在熱處理生產(chǎn)過程中，當(dāng)發(fā)生斷偶或爐溫越限等異?，F(xiàn)象時(shí)，主控單元AT89S52單片機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行聲、光報(bào)警，以便操作人員快速處理，防止?fàn)t工件過熱，破壞金屬組

19、織結(jié)構(gòu)。3.3、ACSSR交流功率調(diào)節(jié)電路由輸出來控制電爐,電爐可以近似建立為具有滯后性質(zhì)的一階慣性環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型。其傳遞函數(shù)形式為：其中時(shí)間常數(shù)T=350秒，放大系數(shù)K=50，滯后時(shí)間t=10秒。為了避免交流接觸器等機(jī)械觸電因頻繁通斷產(chǎn)生電弧，燒壞觸電或者干擾其他設(shè)備正常工作，本系統(tǒng)選用AC-SSR交流功率調(diào)節(jié)器作為PID控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。AT89S52單片機(jī)P1.0口輸出的溫度控制信號(hào)經(jīng)過光電耦合器件隔離，送至過零檢測電路。過零檢測電路產(chǎn)生脈沖控制AC-SSR調(diào)功電路。當(dāng)實(shí)測溫度偏低時(shí)，單片機(jī)輸出的控制信號(hào)使得雙向可控硅的導(dǎo)通角減小，導(dǎo)通時(shí)間變短，加熱器功率降低爐溫適當(dāng)降低。通過控制輸入到

20、加熱器平均功率的大小達(dá)到控制電阻爐爐溫的目的。采用過零觸發(fā)的方式，使可控硅輸出為正弦波，有效地避免了移相觸發(fā)輸出非正弦波而造成的對(duì)電網(wǎng)的公害?？刂茍?zhí)行部分的硬件電路如下圖控制執(zhí)行部分的硬件電路3.4、變送電路3.4.1、420mA變送器XTR101XTR101為420mA線性化變送器，它可與鎳絡(luò)-鎳硅測溫傳感器構(gòu)成精密的T/I變換。器件中的放大器適合很寬的測溫圍，在-40+85的工作溫度，傳送電流的總誤差不超過1%，供電電源可以從11.6V到40V,輸入失調(diào)電壓2.5mV，輸入失調(diào)電流20nA。XTR101外形采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳DIP封裝。XTR101有如下兩種應(yīng)用于轉(zhuǎn)換溫度信號(hào)的典型電路：3.

21、4.2、I/V轉(zhuǎn)換器RCV420RCV420是一種精密電流/電壓變換器，它能將420mA的環(huán)路電流變?yōu)?5V的電壓輸出，并且具有可靠的性能和很低的成本。除具有精密運(yùn)放和電阻網(wǎng)絡(luò)外，還集成有10V基準(zhǔn)電源。對(duì)環(huán)路電流由很好的變換能力。具有-25+85和070的工作溫度圍，輸入失調(diào)電壓1mA，總的變換誤差0.1%，電源電壓圍518V。RCV420的外形采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳DIP封裝。它的典型應(yīng)用如下：3.5、鍵盤與顯示的設(shè)計(jì)3.5.1鍵盤設(shè)計(jì)位選鍵SW與P23相連,INTO與外部中斷0（P3.2）相連，INT1與外部中斷1（P3.3）相連。采用外部中斷方式實(shí)現(xiàn)溫度的設(shè)置。功能定義如下：（1）、當(dāng)SW撥

22、到下面時(shí)，INT0健實(shí)現(xiàn)溫度值的十位加1，INT1健實(shí)現(xiàn)溫度值的十位減1（2）、當(dāng)SW撥到上面時(shí)，INT0健實(shí)現(xiàn)溫度值的個(gè)位加1，INT1健實(shí)現(xiàn)溫度值的個(gè)位減13.5.2 LED數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)顯示采用8位共陰LED動(dòng)態(tài)顯示方式,顯示容有溫度值的百位、十位與個(gè)位,這樣可以只用P3.0(RXD)口來輸出顯示數(shù)據(jù),從而節(jié)省了單片機(jī)端口資源,在P2.5，P2.6，P2.7三個(gè)IO口和P3.1(TXD)的控制下通過74LS138和74LS164來實(shí)現(xiàn)8位動(dòng)態(tài)顯示。3.6、硬件連接圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件由三大模塊組成：主程序模塊、功能實(shí)現(xiàn)模塊和運(yùn)算控制模塊。4.1 主程序模塊主程序流程圖4.2 功能

23、實(shí)現(xiàn)模塊以用來執(zhí)行對(duì)可控硅與電爐的控制。功能實(shí)現(xiàn)模塊主要由AD轉(zhuǎn)換子程序、中斷處理子程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序等部分組成。4.2.1T0中斷子程序該中斷是單片機(jī)部100ms定時(shí)中斷,優(yōu)先級(jí)設(shè)為最高,是最重要的子程序。在該中斷響應(yīng)中,單片機(jī)要完成調(diào)用PID算法子程序且輸出PID計(jì)算結(jié)果等功能。其流程圖如下:T0中斷子程序4.2.2T1中斷子程序T1定時(shí)中斷用于調(diào)制PWM信號(hào)，優(yōu)先級(jí)低于T 0中斷,其定時(shí)初值由PID算法子程序提供的輸出轉(zhuǎn)化而來，T1中斷響應(yīng)的時(shí)間用于輸出控制信號(hào)。其流程圖如下:T1中斷子程序4.3運(yùn)算控制模塊運(yùn)算控制模塊涉與標(biāo)度轉(zhuǎn)換、PID算法、以與該算法調(diào)用到的乘法子程序

24、等。4.3.1標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序該子程序作用是將溫度信號(hào)(00HFFH)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的溫度值,以便送顯示或與設(shè)定值在一樣量綱下進(jìn)行比較。所用線形標(biāo)度變換公式為：式中,Ax： 實(shí)際測量的溫度值;Nx：經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換的溫度量；Am =90；Ao=40；Nm =FEH; No=01H；單片機(jī)運(yùn)算采用定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，并且在高溫區(qū)和低溫區(qū)分別用程序作矯正處理。4.3.2PID算法積分分離控制的基本思路是：當(dāng)偏差e(k)絕對(duì)值較大時(shí)。取消積分作用，以免由于積分作用使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，超調(diào)量增大；當(dāng)偏差e(k)絕對(duì)值小于某一設(shè)定值M時(shí)，引入積分控制，以便消除靜差，提高控制精度，即：1、當(dāng)|e(k)|時(shí)，說明系統(tǒng)實(shí)測溫度遠(yuǎn)離設(shè)定值，應(yīng)快速調(diào)整爐溫度。在這種情況下采用PD控制，而不因入積分空制可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，避免產(chǎn)生過大的超調(diào)減小動(dòng)態(tài)誤差。2、 當(dāng)|e(k)|時(shí)，說明系統(tǒng)溫度已經(jīng)接近設(shè)定值，此時(shí)加入積分作用，可以消除系統(tǒng)靜差，保證系統(tǒng)的控制精度。上述各式中：u。k)第k次取樣時(shí)刻PID空制器輸出值；e(k)=r(k)-y(k)為第k時(shí)刻所得偏差信號(hào)；kp、ki,kd分別為比例增益系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)。由式(2)可以