基于單片機(jī)與模糊PID控制的熱水器溫度智能控制設(shè)計

　　3 軟件設(shè)計

　　3.1模糊PID控制算法

　　模糊PID控制是找出Kp、Ki、Kd與E、Ec之間的模糊關(guān)系，通過不斷檢測E和Ec，根據(jù)模糊推理對Kp、Ki、Kd進(jìn)行在線修改，滿足了不斷變化的E、Ec對控制參數(shù)的要求，從而使被控對象具有良好的動、靜態(tài)性能。模糊PID結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。模糊PID控制器的調(diào)整規(guī)則是[3]：

　　(1)當(dāng)E較大時，為加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，應(yīng)取較大的Kp和較小的Kd，由于積分太強(qiáng)會使系統(tǒng)超調(diào)加大，因而要對積分作用加以限制，通常取Ki=0或者較小值;

　　(2)當(dāng)E和Ec中等大小時，為減少系統(tǒng)超調(diào)并保證一定的響應(yīng)速度，Kp應(yīng)適當(dāng)取小些，同時Kd的取值對系統(tǒng)影響很大，也應(yīng)取小些，Ki的取值要適當(dāng);

　　(3)當(dāng)E較小時，為減小穩(wěn)態(tài)誤差，Kp與Ki應(yīng)取得大些，而Kd的取值要適當(dāng)，取值不當(dāng)會引起系統(tǒng)震蕩。其原則是：當(dāng)Ec較小時，Kd取大些，當(dāng)Ec較大時，Kd取較小的值，通常Kd為中等大小。

　　3.2 下位機(jī)程序流程圖

　　下位機(jī)采用keil軟件，C語言進(jìn)行程序的編寫，采用STC-ISP進(jìn)行軟件燒寫，程序流程圖如圖7所示。

　　3.3 上位機(jī)界面顯示

　　上位機(jī)采用VB6.0對溫度監(jiān)控界面進(jìn)行編寫，通過界面可以選擇不同的串口進(jìn)行通信，在不同時間可以通過多個溫度檢測器對不同熱水器進(jìn)行溫度檢測并自行設(shè)定溫度,界面可以實時顯示溫度變化曲線如圖9所示。

　　本系統(tǒng)將單片機(jī)與模糊PID控制相結(jié)合，不僅單片機(jī)控制效果顯著而且易于操作，還實現(xiàn)了智能控制與常規(guī)PID控制兩者的優(yōu)點:它具備自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織的能力，能夠自動識別被控過程參數(shù)，自動整定控制參數(shù)，能夠適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化;它又具備常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高、為現(xiàn)場設(shè)計人員所熟悉等特點，較易應(yīng)用與推廣。