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(jì)

3 軟件設(shè)計(jì)

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(guò)不斷檢測(cè)E和Ec，根據(jù)模糊推理對(duì)Kp、Ki、Kd進(jìn)行在線修改，滿(mǎn)足了不斷變化的E、Ec對(duì)控制參數(shù)的要求，從而使被控對(duì)象具有良好的動(dòng)、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(shí)，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(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，因而要對(duì)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(shí)，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(shí)Kd的取值對(duì)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(shí)，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(huì)引起系統(tǒng)震蕩。其原則是：當(dāng)Ec較小時(shí)，Kd取大些，當(dāng)Ec較大時(shí)，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(yǔ)言進(jìn)行程序的編寫(xiě)，采用STC-ISP進(jìn)行軟件燒寫(xiě)，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(duì)溫度監(jiān)控界面進(jìn)行編寫(xiě)，通過(guò)界面可以選擇不同的串口進(jìn)行通信，在不同時(shí)間可以通過(guò)多個(gè)溫度檢測(cè)器對(duì)不同熱水器進(jìn)行溫度檢測(cè)并自行設(shè)定溫度,界面可以實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)了智能控制與常規(guī)PID控制兩者的優(yōu)點(diǎn):它具備自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織的能力，能夠自動(dòng)識(shí)別被控過(guò)程參數(shù)，自動(dòng)整定控制參數(shù)，能夠適應(yīng)被控過(guò)程參數(shù)的變化;它又具備常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高、為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)人員所熟悉等特點(diǎn)，較易應(yīng)用與推廣。