基于AT89C51溫度智能控制系統(tǒng)的軟件設計
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2．3 運算控制模塊
運算控制模塊涉及標度變換、PID算法及該算法調用的乘法子程序等。
(1)溫度標度轉換模塊。
控制系統(tǒng)讀人被測量模擬信號，并轉換成操作人員的物理量，這種轉換就是標度轉換。線性標度變換的公式為
式中，Y為參數測量值；Ymax為測量范最大值，Ymin為測量范最小值；Ymax為對應的A／D轉換值；Nmin為Ymin對應的A／D轉換值；X為測量值Y對應的A／D轉換值。在本系統(tǒng)中Ymin=0，Ymax=100，Nmin=0。
(2)PID算法。
在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制。工業(yè)控制算法常用位置型PID算法，經離散化后的算式為
式中，U(n)為第n個采樣時刻控制器的輸出量，e(n)第n個采樣時刻的偏差值，Kp為比例系數，Ki為積分作用系數，Kd為微分作用系數。由于位置式算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關，算式中用到過去偏差的累加值
，容易產生較大的累計誤差。而增量式中只需計算增量，算式中不需要累加，控制增量的確定僅與幾次偏差采樣值有關，當存在計算誤差或精度不足時，對控制量計算的影響較小，且容易通過加權處理獲得較好的控制效果。由于計算機只輸出控制增量，所以誤動作時影響較小，且必要時可用邏輯判斷的方法去掉，對系統(tǒng)安全運行有利。由于上述優(yōu)點，所以增量式PID控制算法得到廣泛的應用。其控制算法表達式為
式(3)是PID位置式的遞推形式，是編程時常用的形式之一。按增量式PID控制算法編程時，a0，a1，a2可預先算出存入固定單元。PID算法流程圖如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/161463.htm
3 結束語
本嵌入式智能溫度控制系統(tǒng)能夠實時處理采集到的數據、通過鍵盤實現(xiàn)設定初始值并實時顯示當前的溫度值，采用PID閉環(huán)控制算法增強了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了智能系統(tǒng)的精確度，達到了較高的設計水平，是一種成本低且效果好的嵌入式系統(tǒng)。
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