温度控制系统是一个惯性较大的系统，也就是说， 当给温区开始加热之后，并不能立即观察得到温区温度的明显上升；同样的， 当关闭加热之后， 温区的温度仍然有一定程度的上升。 另外，热电偶对温度的检测， 与实际的温区温度相比较，也存在一定的滞后效应。所以，传统的定点开关控制温度会有正负误差几度的现象， 但这不是温度控制器本身的问题， 而是整个热系统的结构性问题，使温度控制器控温产生一种惯性温度误差。这也给温度的控制带来了困难。
要解决温度控制器这个问题， 采用PID控制技术， 是明智的选择。PID控制，是针对以上的情况而制定的、新的温度控制方案，用先进的数码技术通过 Pvar、Ivar 、Dvar三方面的结合调整，形成一个模糊控制，来解决惯性温度误差问题。
基于单片机温度控制的PID算法的C 程序如下：
- /*
- pid 算法 C 源程序，还有实现 pid 自动调整。 51 用于控制温度 26-100 摄氏度。
- TIME:2018-07-29 20:15:07
- */
- #include <stdlib.h>
- #include "global_varible.h"
- /****************************************************************************
- * 模块名 : PID
- * 描述 : PID 调节子程序
- * 采用 PID-PD 算法。在偏差绝对值大于△ e 时，用 PD 算法，以改善动态品质。
- * 当偏差绝对值小于△ e 时，用 PID 算法，提高稳定精度。
- * PIDout=kp*e(t)+ki*[e(t)+e(t-1)+...+e(1)]+kd*[e(t)-e(t-1)]
- *=====================================================================
- =======
- * 入口 : 无
- * 出口 : 无
- * 改变 : PID_T_Run= 加热时间控制
- *****************************************************************************/
- void PID_Math(void)
- {
- signed long ee1; //偏差一阶
- //signed long ee2; //偏差二阶
- signed long d_out; // 积分输出
- if(!Flag_PID_T_OK)
- return;
- Flag_PID_T_OK = 0;
- Temp_Set = 3700; //温度控制设定值 37.00 度
- PID_e0 = Temp_Set - Temp_Now; // 本次偏差
- ee1 = PID_e0 - PID_e1; //计算一阶偏差
- //ee2 = PID_e0-2*PID_e1+PID_e2; //计算二阶偏差
- //一阶偏差的限制范围
- if(ee1 > 500) ee1 = 500;
- if(ee1 < -500) ee1 = -500;
- PID_e_SUM += PID_e0; //偏差之和
- //积分最多累计的温差
- 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; //计算 PID 比例和微分输出
- if(abs(PID_e0) < 200) //如果温度相差小于 1.5 度则计入 PID 积
- 分输出
- {
- if(abs(PID_e0) > 100){ //如果温度相差大于 1 度时积分累计限制
- 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; //积分输出
- if(PID_e0 < -5){ //当前温度高于设定温度 0.5 度时积分累
- 计限制
- if(PID_e_SUM > 150) PID_e_SUM = 150;
- if(PID_e_SUM > 0) d_out >>= 1; //当前温度高于设定温度 0.5 度时削弱积
- 分正输出
- }
- PID_Out += d_out; //PID 比例 ,积分和微分输出
- }
- else
- PID_e_SUM=0;
- PID_Out /= 100; //恢复被 PID_Out 系数放大的倍数
- if(PID_Out > 200) PID_Out=200;
- if(PID_Out<0) PID_Out=0;
- if(PID_e0 > 300) PID_Out=200; //当前温度比设定温度低 3 度则全速加热
- if(PID_e0 < -20) PID_Out=0; //当前温度高于设定温度 0.2 度则关闭加
- 热
- Hot_T_Run = PID_Out; //加热时间控制输出
- // PID_e2 = PID_e1; //保存上次偏差
- PID_e1 = PID_e0; //保存当前偏差
- }
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