電路老化試驗箱恒溫控制系統(tǒng)的設計
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2．2 基于自整定PID算法的軟件設計
系統(tǒng)的軟件設計流程圖如圖4所示。系統(tǒng)首先進行初始化，通過鍵盤設定控制器的參數，通過PID自整定鍵啟動PID自整定功能。然后通過鍵盤設定所需的溫度值，接著調用測量顯示子程序顯示當前溫度。當測量溫度等于設定溫度時，程序返回溫度設定模塊，當測量溫度不等于設定溫度時，啟動PID控制模塊，然后返回測量顯示模塊，如此循環(huán)下去，直到測量溫度等于設定溫度為止。由于恒溫箱溫度控制系統(tǒng)具有大時滯和非線性特性，常規(guī)PID控制參數難以整定。在此設計了自整定PID算法，解決了PID整定困難的問題。下面介紹自整定PID算法的設計過程。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/163443.htm
離散PID控制算法表達式為：
根據Ziegler-Nichle條件，PID三個參數可由以下公式整定：
式中：TC為臨界振蕩周期。
將式(2)代入式(1)，則離散PID算法只存在一個整定參數
KP選取具有快速平穩(wěn)特性的偏差絕對值乘時間的積分(ITAE)最優(yōu)準則：
作為目標函數。當其為最小值時，控制系統(tǒng)為最佳狀態(tài)。它具有對單位階躍響應的起始誤差考慮少，而著重權衡瞬態(tài)響應后期出現(xiàn)誤差的功能。應用這種準則設計的系統(tǒng)特點是其瞬態(tài)響應的超調量很小，即抗干擾能力強，且振蕩有足夠的阻尼，具有良好的選擇性和靈敏度。
離散化式(3)得：
參數自整定方法：每次計算QITAEn后與上次計算的QITAEn-1比較，根據QITAE的變化趨勢對PID算法中的KP進行修正，修正周期一般取(5～10)T。具體修正算法如下：
當QITAE趨于恒定時，PID自整定算法結束。
3 結束語
根據電路老化試驗箱的溫度控制要求設計出的基于固態(tài)繼電器的自整定PID恒溫控制系統(tǒng)，具有設計方法簡單可靠、使用方便、控制精度高的特點。此設計可應用于企業(yè)的電路老化試驗箱新產品開發(fā)設計中，能取得了良好的控制效果，滿足用戶的產品需求，值得向廣大企業(yè)推廣應用。
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