基于SPCE061A的水溫監控系統設計

2．2 溫度PID控制的實現
本方案利用位置式PID算法，將溫度傳感器采樣輸入作為當前輸入，然后與設定值進行相減得偏差，然后再對之進行PID運算產生輸出結果four，然后讓four控制定時器的時間進而控制加熱器。IRQ2_TimerB提供溢出頻率為64 Hz的中斷信號，配合主程序的PID運算結果four確定加熱時間，實現加熱器功率調節，該部分子程序流程圖如下圖6所示。

3 系統運行性能測試
本系統的關鍵之處在于PID控制。對于PID系統來說，系統性能的好壞主要取決于PID控制的參數的設定。由PID控制原理知：比例(P)控制能迅速反應誤差，減小穩態誤差：比例作用的加大，會引起系統的不穩定。積分(I)控制的作用，只要系統有偏差存在，積分作用不斷地積累，輸出控制量以消除誤差；積分作用太強會使系統超調加大，甚至使系統出現振蕩。微分(D)控制可以減小超調量，克服振蕩，使系統的穩定性提高，同時加快系統的動態響應速度，減小調整時間，從而改善系統的動態性能。
本系統能夠實現的基本功能如下：
1)溫度的實時采集顯示：
2)對溫度的變化能夠做出及時的處理，能夠應用PID調節；
3)通過UART實現上下位機通信。并在上位機上顯示溫度的變化曲線。
在系統調試過程中，通過改變關鍵的PID系統參數Kp、Kd，觀察系統運行性能的變化，以使系統處于最佳運行狀態，以下是測試過程及測試結果。
1)Kp=1．5、Kd=1．0(溫升：20～40℃)對應的曲線如圖7所示，由圖形可以看出來，由于過大，造成超調量過大。