溫度控制系統是一個慣性較大的系統，也就是說， 當給溫區開始加熱之后，并不能立即觀察得到溫區溫度的明顯上升；同樣的， 當關閉加熱之后， 溫區的溫度仍然有一定程度的上升。 另外，熱電偶對溫度的檢測， 與實際的溫區溫度相比較，也存在一定的滯后效應。所以，傳統的定點開關控制溫度會有正負誤差幾度的現象， 但這不是溫度控制器本身的問題， 而是整個熱系統的結構性問題，使溫度控制器控溫產生一種慣性溫度誤差。這也給溫度的控制帶來了困難。
要解決溫度控制器這個問題， 采用PID控制技術， 是明智的選擇。PID控制，是針對以上的情況而制定的、新的溫度控制方案，用先進的數碼技術通過 Pvar、Ivar 、Dvar三方面的結合調整，形成一個模糊控制，來解決慣性溫度誤差問題。
基于單片機溫度控制的PID算法的C 程序如下：
- /*
- pid 算法 C 源程序，還有實現 pid 自動調整。 51 用于控制溫度 26-100 攝氏度。
- TIME:2018-07-29 20:15:07
- */
- #include <stdlib.h>
- #include "global_varible.h"
- /****************************************************************************
- * 模塊名 : PID
- * 描述 : PID 調節子程序
- * 采用 PID-PD 算法。在偏差絕對值大于△ e 時，用 PD 算法，以改善動態品質。
- * 當偏差絕對值小于△ e 時，用 PID 算法，提高穩定精度。
- * PIDout=kp*e(t)+ki*[e(t)+e(t-1)+...+e(1)]+kd*[e(t)-e(t-1)]
- *=====================================================================
- =======
- * 入口 : 無
- * 出口 : 無
- * 改變 : PID_T_Run= 加熱時間控制
- *****************************************************************************/
- void PID_Math(void)
- {
- signed long ee1; //偏差一階
- //signed long ee2; //偏差二階
- signed long d_out; // 積分輸出
- if(!Flag_PID_T_OK)
- return;
- Flag_PID_T_OK = 0;
- Temp_Set = 3700; //溫度控制設定值 37.00 度
- PID_e0 = Temp_Set - Temp_Now; // 本次偏差
- ee1 = PID_e0 - PID_e1; //計算一階偏差
- //ee2 = PID_e0-2*PID_e1+PID_e2; //計算二階偏差
- //一階偏差的限制范圍
- if(ee1 > 500) ee1 = 500;
- if(ee1 < -500) ee1 = -500;
- PID_e_SUM += PID_e0; //偏差之和
- //積分最多累計的溫差
- if(PID_e_SUM > 200) PID_e_SUM = 200;
- if(PID_e_SUM < -200) PID_e_SUM = -200;
- PID_Out = PID_kp * PID_e0 + PID_kd * ee1; //計算 PID 比例和微分輸出
- if(abs(PID_e0) < 200) //如果溫度相差小于 1.5 度則計入 PID 積
- 分輸出
- {
- if(abs(PID_e0) > 100){ //如果溫度相差大于 1 度時積分累計限制
- if(PID_e_SUM > 100) PID_e_SUM = 100;
- if(PID_e_SUM < -100) PID_e_SUM = -100;
- }
- d_out = PID_ki * PID_e_SUM; //積分輸出
- if(PID_e0 < -5){ //當前溫度高于設定溫度 0.5 度時積分累
- 計限制
- if(PID_e_SUM > 150) PID_e_SUM = 150;
- if(PID_e_SUM > 0) d_out >>= 1; //當前溫度高于設定溫度 0.5 度時削弱積
- 分正輸出
- }
- PID_Out += d_out; //PID 比例 ,積分和微分輸出
- }
- else
- PID_e_SUM=0;
- PID_Out /= 100; //恢復被 PID_Out 系數放大的倍數
- if(PID_Out > 200) PID_Out=200;
- if(PID_Out<0) PID_Out=0;
- if(PID_e0 > 300) PID_Out=200; //當前溫度比設定溫度低 3 度則全速加熱
- if(PID_e0 < -20) PID_Out=0; //當前溫度高于設定溫度 0.2 度則關閉加
- 熱
- Hot_T_Run = PID_Out; //加熱時間控制輸出
- // PID_e2 = PID_e1; //保存上次偏差
- PID_e1 = PID_e0; //保存當前偏差
- }
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