使用单片机进行温度控制

coleyao · 发表于 2011-7-23 07:56:16

最近因为工作的原因，接触到了温度控制，读了我之前的哥们做的温控产品源代码，奈何无所得（限于某些方面的原因，不方便详细说明，大家应该都懂的，呵呵），查了网上的资料，大多是使用PID法进行控制，于是恨下心来，钻研了一段时间PID心法，不过总是不得其门而入，万般无奈之下，另辟蹊径得到了一种控温方法，效果也还可以，现发出来与大家分享一下（实际使用Atmel mega128单片机，18B20芯片，固态继电器，但未使用pwm专用端口，因此只要资源足够，51单片机也是完全可以实现的，但未验证）：

(原文件名:MyHeatControlChart.JPG)

coleyao · 发表于 2011-8-1 20:43:30

回复【楼主位】coleyao
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PID控制我最近也算花点时间看了一下，老实说，控温效果效果很一般，按照之前的高人的代码实践，没发现控温精度多高，倒是发现一堆烦人的事情：控制切入点不同，控温效果也不一样，实际的系统很难保证每次在同一个控温点切入的，比如断电后重新运行；原先PID设立了两个上下限，可能是我水平太差，不懂怎么找最佳PID周期，经常系统超下限，导致控温效果不佳。这些细节原先的那些高手都没解释清楚，不知道是否是担心解释的太清楚了助长了我们这些后人懒惰的风气，呵呵。有真正的高手请告诉一声如何解决以上问题，否则我真没信心再搞PID控温了！

iokou · 发表于 2011-8-2 08:48:00

自整定？

coleyao · 发表于 2011-8-2 11:54:12

回复【2楼】iokou
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与整定无关，系数都已经整定好了，自整定应该解决不了这些问题，按照我的理解，自整定是为了解决系统参数变化的问题，而不是初始状态

summarize · 发表于 2011-8-3 10:23:07

回复【楼主位】coleyao
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另辟蹊径得到了一种控温方法

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可具体说下么？

coleyao · 发表于 2011-8-3 12:07:08

回复【4楼】summarize
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终于有人感兴趣了，我以为大家都不关心呢！讲个大概吧，其实大家都知道的是，精确控温有两种方式，一种是我一开始的思路，在某个温度点，加热功率在不考试参数变化的时候是与温度对应的，实验得到一个曲线然后算出将曲线设法转成直线，求对应的线性函数，就可以得到控温需要的参数了，缺点是实验时间长，精度可以较高，但可能程序也要复杂一点；令另外就是过程调节法，累似于pid调节，我说的另辟蹊径是过程调节法，不用整定，也不管初始条件，我今天把参数略微改动一下，精度从正付零点三变成正付零点一五了，而且升温速度和过冲均无多大影响。

hanhai · 发表于 2011-8-3 14:45:03

回复【1楼】coleyao
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PID算法在温度控制方面确实使用的很多，至于精度问题，呵呵，我也是想得到高精度才使用的。pid的输入是实际测量值与设定值之间的偏差，对这个偏差进行比例，积分，微分三种运算，得出一个控制量，用这个控制量去控制被控对象，然后再把控制结果反馈回来在进行循环。其实这种算法不用pid也是可以实现的（个人认为），只是貌似没有那么专业而已。。。
而且最近一段时间的接触，让我深刻体会到了pid中输出结果与被控对象之间的映射问题之深奥，这个关系实在是太难找了。。。好不容易问了同学，请教了网络高手，现在才稍微有点眉目。所以要学好pid实在是不是容易的事情。。。
给你一个网址，介绍了pid输出与被控对象的一些关系，希望对你有帮助。。http://blog.21ic.com/user1/3407/archives/2011/85193.html

summarize · 发表于 2011-8-3 14:53:52

回复【5楼】coleyao
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可否说得更详细一些？关于你的过程调节法?

paorigz · 发表于 2011-8-3 17:22:24

看来我要多练习了

coleyao · 发表于 2011-8-3 17:57:23

精典负反馈加线性预测，负反馈控温难点是后知后觉，所以需要提前量，负反馈与预测法结合用来控温效果非常完美，再进一步的东西就是代码了

liuchaochao · 发表于 2011-8-3 19:15:08

我刚学完自控，但是没有学数字pid只有模拟的pid所以只有从感官的角度来讲了。
首先，这个系统是由滞后性的，不知道我说的对不对，18b20的典型周期虽然是200ms但是考虑到热量的传导，以及热源到传感器这段距离也会造成滞后性，所以你如果不烤炉滞后性的话很可能造成震荡，进而不稳定的。这种系统也没办法测频响，而且pid也只是一种常用的粗略的控制（我自控老师说的），所以我没有办法解决，只是提醒楼主考虑一下滞后性吧。
不过看起来楼主好像没有系统学过自动控制理论的样子……

summarize · 发表于 2011-8-3 23:19:26

负反馈大家都明白,可是你的预测法的具体做法如何得来,通过大量实验吗?

coleyao · 发表于 2011-8-4 05:43:30

回复【11楼】summarize
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只是一种思路或想法而已，当碰到瓶颈的时候经常性的将它放在心上，积年累月的思考，在某年某月某一天，也许某个火花一闪，得到一种想法，它就是我们想要的。当然进一步的验证，实验中思路通过数据逐渐清晰，加上一点点的运气都是必要的。

coleyao · 发表于 2011-8-4 06:12:57

职业的敏锐和灵感，持之以恒的努力，对于研发工程师是非常重要的，否则就变成一个职业抄袭者和求助工程师了，不知道大家怎么看的，有问题的尽管拍砖，呵呵……

coleyao · 发表于 2011-12-11 16:16:45

(原文件名:Heatcontro2.jpg)

贴一下图，使用89s52+DS18B20+固态继电器控温效果对比图，蓝色线条为超出设定温度关继电器，低于设定温度开继电器，其它颜色线条为使用控温算法时不同比例系数对比图，由图可以看出，在k=7时不稳定，k=1~3时均可控温且有较高的温度稳定性，只是特性略有不同。

wxhdzs11 · 发表于 2011-12-12 21:34:18

怎一个谢字了得！

dingliming · 发表于 2012-2-10 05:48:38

好文

yanding708811 · 发表于 2012-2-10 13:11:52

好文章，多谢！

294689006 · 发表于 2012-2-15 17:37:31

mark

coleyao · 发表于 2012-3-6 19:17:10

庆贺一下,用一片89s52+DS18B20+固态继电器控温在一个产品上实现了3路同时控温,效果都还可以,15-30分钟左右温度稳定在设定温度正负0.5度范围内(显示只精确到1度,我把设定温度加了0.5度,因此稳定下来后显示温度就不变了),差点89S52容量就不够了,呵呵...

coleyao · 发表于 2012-3-6 19:42:05

对于具有明显滞后的控制系统而言,预测法是解决反馈控制的最有效办法,可惜很多人都把PID作为了唯一有效的利器,然而pid控制法中,预测分量只作为一个配角存在....

qy815fj · 发表于 2012-4-10 08:26:37

到底啥方法也没说明白！

zhenglu891028 · 发表于 2012-4-10 17:52:22

怎一个谢字了得！

jacklv · 发表于 2012-6-24 13:35:51

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

jacklv · 发表于 2012-6-24 13:36:38

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

liushiming82 · 发表于 2015-7-21 16:28:50

到现在还是没有明白怎么控制，能否说的更详细一些

使用单片机进行温度控制

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