基于AT89C51溫度智能控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
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2．3 運(yùn)算控制模塊
運(yùn)算控制模塊涉及標(biāo)度變換、PID算法及該算法調(diào)用的乘法子程序等。
(1)溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換模塊。
控制系統(tǒng)讀人被測量模擬信號，并轉(zhuǎn)換成操作人員的物理量，這種轉(zhuǎn)換就是標(biāo)度轉(zhuǎn)換。線性標(biāo)度變換的公式為
式中，Y為參數(shù)測量值；Ymax為測量范最大值，Ymin為測量范最小值；Ymax為對應(yīng)的A／D轉(zhuǎn)換值；Nmin為Ymin對應(yīng)的A／D轉(zhuǎn)換值；X為測量值Y對應(yīng)的A／D轉(zhuǎn)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(jīng)離散化后的算式為
式中，U(n)為第n個采樣時(shí)刻控制器的輸出量，e(n)第n個采樣時(shí)刻的偏差值，Kp為比例系數(shù)，Ki為積分作用系數(shù)，Kd為微分作用系數(shù)。由于位置式算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，算式中用到過去偏差的累加值
，容易產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差。而增量式中只需計(jì)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(guān)，當(dāng)存在計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對控制量計(jì)算的影響較小，且容易通過加權(quán)處理獲得較好的控制效果。由于計(jì)算機(jī)只輸出控制增量，所以誤動作時(shí)影響較小，且必要時(shí)可用邏輯判斷的方法去掉，對系統(tǒng)安全運(yùn)行有利。由于上述優(yōu)點(diǎn)，所以增量式PID控制算法得到廣泛的應(yīng)用。其控制算法表達(dá)式為
式(3)是PID位置式的遞推形式，是編程時(shí)常用的形式之一。按增量式PID控制算法編程時(shí)，a0，a1，a2可預(yù)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://www.ex-cimer.com/article/161463.htm
3 結(jié)束語
本嵌入式智能溫度控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)處理采集到的數(shù)據(jù)、通過鍵盤實(shí)現(xiàn)設(shè)定初始值并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度值，采用PID閉環(huán)控制算法增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了智能系統(tǒng)的精確度，達(dá)到了較高的設(shè)計(jì)水平，是一種成本低且效果好的嵌入式系統(tǒng)。
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