单片机水温自动控制系统设计.pdf

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1、本科生毕业论文（设计）题目单片机水温自动控制系统设计姓名王国亮学号2008145044 院系电气信息与自动化学院专业自动化指导教师闫绍敏职称讲师2012 年 5 月 15 日曲阜师范大学教务处制1目录摘要.2 关键词.2 Abstract.2 Keyword.2 引言.2 第 1 章 系统设计方案与要求.3 1.1 系统要求.3 1.2 系统组成.3 1.3 单片机选择.3 1.4 温度控制.3 1.5 系统方案选择.4 第 2 章 PID 控制算法 .5 2.1 PID 控制的发展 .5 2.2 PID 控制理论 .5 2.3 PID 控制算法 .6 第 3 章 系统硬件设计.8 3.1 系

2、统模块关系.8 3.2 主要单元电路的设计.9 3.2.1温度采集部分设计.9 3.2.2加热控制部分.10 3.2.3 报警电路部分.12 3.2.4 显示部分设计.12 3.2.5 按键部分设计.13 3.3 系统总电路图设计.14 第 4 章 软件设计部分.14 4.1 主程序方案设计.14 4.2 DS18B20温度处理方案.15 4.3 按键处理方案.16 4.4 报警处理方案.17 致谢.18 附录程序.18 文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU

3、1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C

4、7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU

5、1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C

6、7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU

7、1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C

8、7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU

9、1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z42单片机水温自动控制系统设计自动化专业学生王国亮指导教师闫绍敏摘要:水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,本设计基于单片机控制的水温自动控制系统,介绍了系统在硬件和软件方面的设计思想,以 AT89C52 单片机为核心，采用了温度传感器DS18B20，以 PID 算法控制以及PID参数整定相结合的控制方法来实现的水温的自动控制系统，通过形成微型监控系统,使水温变化情况可以进行动态的显示，并能在一定的范围内由人工设定。关键词：AT89C52 DS18B20 温度传感器PID 算法Sing

10、le-chip microcomputer temperature automatic control system design Student majoring in automationGuoliang WangTutor Shaomin YanAbstract：The water temperature control applies widely used in the industry and the daily life,there are lots of classifications,so the control methods are different,this desi

11、gn the water temperature autocontrol system which controls based on the monolithic integrated circuit,introduced the system in the hardware and the software aspects design concept,take the AT89C52 monolithic integrated circuit as the core,has used temperature sensor DS18B20,the water temperature aut

12、ocontrol system which by the PID algorithm control as well as the PID parameter installation,unifies the control method which realizes.By making the constitution miniature supervisory system,enables the water temperature change situation to be possible to carry on the dynamic demonstration,and can b

13、y establish artificially in certain scope.Keyword:AT89C52；DS18B20 temperature sensor；PID algorithm 引言：本系统的设计可以用于水温控制系统和电饭煲等各种电器电路中。它以单片机 AT89C52 为核心，通过数码管显示温度，使用温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。传统的温度采集电路相当复杂，需要经过温度采集、信号放大、滤波、AD转换等一系列工作才能得到温度

14、的数字量，并且这种方式不仅电路复杂，元器件个数多，而且线性度和准确度都不理想，抗干扰能力弱。现在常用的温度传感器文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码

15、:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7

16、H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码

17、:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7

18、H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码

19、:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7

20、H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z43芯片不但功率消耗低、准确率高，而且比传统的温度传感器有更好的线性表现，最重要的一点是使用起来方便。自动控制系统总的发展趋势是高性能、数字化、集成化、智能化和网络化。智能温度控制系统的设计是为了满足市场对成本低、性能稳定、可远程监测、控制现场温度的

21、需求而做的课题，具有较为广阔的市场前景。第 1 章系统设计方案与要求1.1 系统要求（1）可按键设定控制温度值，并用数码管显示，分辨率为0.1；（2）可以测量并显示水的实际温度。温度测量误差在 0.5内；（3）水温控制系统应具有全量程（1070）内的升温、降温。（4）在全量程内任意设定一个温度值（例如起始温度+15内），控制系统可以实现该给定温度的恒值自动控制。（5）温度控制的静态误差 0.2（在最小稳态时间内）。1.2 系统组成随着计算机与超大规模集成电路的迅速发展，以现代控制理论和计算机为基础，采用数字控制、显示、配额后执行器与控制阀构成的计算机控制系统，在过程控制过程中得到越来越广泛的应

22、用。由于本例是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。因此，应以单片机为核心组成一个专用计算机控制系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用也为实现水温的自动化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往往是难以实现或无法实现的。所以，本例采用以单片机为核心的直接数字控制系统（DDC）。1.3 单片机选择AT89C52 单片机是最常用的单片机，是一种低损耗、高性能、CMOS 八位微处理器。AT89C52 与 MCS-51 系列的单片机在指令系统和引脚

23、上完全兼容，而且能使系统具有许多MCS-51 系列产品没有的功能，功能强、灵活性高而且价格低廉。AT89C52 可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于4K，四个 I/O 口全部提供给用户。系统运行中需要存放的中间变量较少，不必再扩充外部RAM。1.4 温度控制方案一：用热敏电阻：通过电阻的变化来获得电压的变化，起价格虽然便宜但是精度不是很高。对于一个精度要求高的系统不宜采用。方案二：用DS18B20：通过DS18B20温度传感器采集温度，价格较高精度高。（一）DS18B20 芯片特点DS18B20 是 DALLAS半导体公司生产的，是一

24、种单总线温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，有两种封装形式分别为3 脚 PR-35 封装和 16 脚 SSOP封装。本文采用的是3 脚 PR-35 封装，其具有以下特点：（1）采用了单总线技术，传感器直接以二进制输出被测温度，可通过串行口线，也可与单片机通过I/O 口连接；（2）测量温度范围为：-55+125，测量精度高达+0.5；（3）内含寄生电源，在两线方式下可通过数据线提供寄生电源，而不需要再文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R

25、2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN

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29、2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN

30、3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R

31、2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z44单独供电（4）转换时间在分辨率为12 位（即 0.0625）时最大为 750ms；（5）用户可分别对每个器件设定温度上下限；（6）DS18B20在使用时不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；（7）电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作；（8）每个 DSl8B20 器件对应一个唯一的64 位长的序号，该序号值存放ROM中，可通过序号匹配实现多点测温。如图 1 所示，DQ 是数据线，用于和CPU 连接传送串行数据，不需要外部件，不需要备份电源、可用数据线供电；GND 是地线；Voo 是

32、3055V 电源。由于 DSl8820 具有寄生电源的特性，所以在实际应用中，Vno 常接地。图 1 DS18B20外形及引脚1.5 系统方案选择方案 1：此方案是采用传统的二位模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。由于采用模拟控制方式，系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高，而且不能用液晶显示和键盘设定，如图2。图 2 模拟控制框图方案 2：采用单片机 AT89C52为核心。使用温度传感器DS18B20采集温度变化信号，通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控

33、制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点，如图3，因此选择方案 2。数据采集信号放大温度预置比较器信号放大控制开关文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU

34、1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C

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39、7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z45图 3 单片机控制框图第 2 章 PID 控制算法2.1 PID 控制的发展PID 控制是最早发展起来的控制策略之一，现今使用的 PID 控制器产生并发展于 1915-19

40、40 年期间。尽管自1940 年以来，许多先进的控制方法不断推出，但由于 PID 控制方法具有结构简单、鲁棒性好、可靠性高、参数易于整定，P、I、D 控制规律各自成独立环节，可根据工业过程进行组合，而且其应用时期较长，控制工程师们已经积累了大量的PID 控制器参数的调节经验。因此，PID 控制器在工业控制中仍然得到广泛应用。据统计，有 90%以上的工业控制器采用 PID 控制器。PID 控制器的发展经历了液动式、气动式、电动式几个阶段，目前正由模拟控制器向着数字化、智能化控制器的方向发展。2.2 PID 控制理论PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值厂 r(t)与实际输出值 y(t)构成

41、控制偏差 e(t)：()()()e tr ty t（2.1）将偏差()e t 的比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，因此称为PID 控制。PID 控制系统原理如图 4 所示。其控制规律：电源单片机 AT89C52数码管显示继电器温度传感器DS18B20 报警按键指示灯文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4

42、Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 H

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44、Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 H

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46、Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 H

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48、Z46011()()()()tPDde tu tKe te t dtTTdt（2.2）或者写成传递函数的形式为：11()(1)PDG sKT sT s（2.3）式中：PK：比例系数1T：积分时间常数DT：微分时间常数图 4 PID 控制系统原理图PID 控制器各校正环节的作用如下：1）比例环节即时成比例地反映控制系统的偏差信号()e t，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差；2）积分环节主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，1T 越大，积分作用越弱，反之则越强；3）微分环节能够反映偏差信号的变化趋势(变化速率)，并且能在偏差信号值变得太大之前，在系统

49、中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。2.3 PID 控制算法由于计算机控制是一种采样控制系统，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。因此，（2.2）式中的积分和微分项不能直接使用，需要进行离散化处理。现令T为采样周期，以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t，以累加求和近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，做如下的近似变换：tk T（2.4）000()()()kktjje tTe jTTe j（2.5）比例微分积分被控对象y(t)r(t)e(t)_+文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7

50、 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4N4Z4文档编码:CU1N9R2O6C7 HR7R9D7H4C7 ZN3N4Z4