只有继电器，没用可控硅，能否做精确的温度调节？急~

rkernel

硬件已经不能更改了，mcu为atmage128，用一个IO控制继电器，继电器控制加热系统；用ADC采集温度现在要进行恒温控制，波动范围能做到多精确？开始没见到硬件时，打算是用PID调节的，后来发现是继电器控制！而PID调节需要快速切换加热系统状态，但是继电器的切换频率很低的，才几十赫兹，肯定不能用PID调节。我现在要求温度控制在正负1℃，设定温度在40-100℃，请问有谁有高招？急~

gx_huang

和你的加热系统的热容量和加热功率等有关。
一般情况下，温度控制系统的温度变化比较慢，继电器完全可以满足。
但是对于温度变化很快的系统，不建议用继电器。

rkernel

回复【1楼】gx_huang  
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我所要控制的对象是一个粉笔盒大小的保温箱，加热速度大概在每1.5秒上升0.1℃（平均情况），之前在网上看到的PID算法方案都是用PWM控制的，而现在的硬件决定了我只能用IO控制，而PID算法是一个逐步逼近的过程，我担心随着逼近会导致很频繁的切换继电器，如果频繁切换继电器就麻烦了。我现在用的是用简单的非PID调节，发现有问题，不能很好的恒定温度。程序很大，不方便粘贴。求简单的控制算法。急~

gallle

通过实验，预算出不同温差需要开启的加热时间，然后定周期调节，
比如温差1℃时，开启继电器3min，那么如果设定温度比目前高的时候，就一次性开3分钟，保持2分钟，再一次判断温差，直到稳定，具体的和你的保温效果，加热功率，加热设备的热惯性有关，

rkernel

回复【3楼】gallle  
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哈哈，“英雄所见略同”，只能这么办了，正在修改。多谢~~~

tome001

回复【4楼】rkernel
回复【3楼】gallle   
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哈哈，“英雄所见略同”，只能这么办了，正在修改。多谢~~~
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回复【3楼】gallle
通过实验，预算出不同温差需要开启的加热时间，然后定周期调节，
比如温差1℃时，开启继电器3min，那么如果设定温度比目前高的时候，就一次性开3分钟，保持2分钟，再一次判断温差，直到稳定，具体的和你的保温效果，加热功率，加热设备的热惯性有关，
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这种控制方式和模糊控制方法比较相近，其实，对于这种温度变化较缓慢的量，用模糊控制感觉比PID效果要好，关键是模糊量的定义要把握好。

rkernel

回复【5楼】tome001  
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昨天做了个实验，测试结果蛮理想，不过在处理过冲的时候要取提前量，这个提前量是与加热前系统当前温度有关的，所以在不同的环境温度下有不同的过冲量，不过基本满足设计要求，谢了各位了~

machao

回复【楼主位】rkernel
硬件已经不能更改了，mcu为atmage128，用一个io控制继电器，继电器控制加热系统；用adc采集温度现在要进行恒温控制，波动范围能做到多精确？开始没见到硬件时，打算是用pid调节的，后来发现是继电器控制！而pid调节需要快速切换加热系统状态，但是继电器的切换频率很低的，才几十赫兹，肯定不能用pid调节。我现在要求温度控制在正负1℃，设定温度在40-100℃，请问有谁有高招？急~
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lz实际对PID或模糊控制的精髓还是没有掌握。

通常书本和理论学习PID，都是模拟的计算和推导，便于理解概念。

在实际应用中，采用计算机或MCU控制时，一定是数字化的PID或模糊控制，这里就需要把时间离散化，间隔为t，这个t的大小是根据实际系统决定的。

按你的条件，在全程加热过程中，温度变化1度最小需要多少时间，这个时间就是t，一般应用中的恒温系统，在20ms的时间里温度变化不会超过1度，所以继电器是可以用的（不考虑寿命问题）

至于能比较好的解决过冲、振荡等问题，需要做2阶PID的控制的。

在温度控制中，一阶PID是控制温度变化的速度，二阶是控制温度变化的加速度（温度变化速度的速度）。

这个题目是全国大学生电子竞赛的题目（好象是第2届），我带的一组获上海一等奖。但由于扩展的打印机部分没有连通（这个部分是纯交给学生做的，主要部分wo......）。

今年又有比赛了，所以多说几句。不过我早就洗手了，原因在我编写教材的前言中说过。

rkernel

回复【7楼】machao  
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多谢马老师，恒温系统温度上升1℃需要5秒钟，也就是说，可以将这5秒钟分成5份，每份为0.2℃，然后用PID调节，不知道思路是否正确。

darwin187

回复【7楼】machao
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可能是第三届

millwood0

it is quite simple:

1) turn on the relay / heater if the temperature is below the lower limit;
2) turn off the relay / heater if the temperature is above the upper limit.

the upper limit > the lower limit. the wider the gap, the less frequently the relay will kick in / out.

the temperature will fluctuation between the lower limit and the upper limit.

rkernel

回复【10楼】millwood0  
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the method you say that is what I did. now, temperature-control was meet the requirements.
thanks for your reply.

machao

上面可以说体现了PID的基本原理，适合简单应用和要求不高的场合。因为如何定义以下这些东西，不清楚。

lower limit、upper limit、尤其是the less frequently the relay will kick in / out。

后面看似采用了PWM，那么PWM的频率多少？在the upper limit > the lower limit. the wider the gap之间的使用的占空比又应该是多少？如果占空比为20%，那么PWM一个周期为100ms，还是10分钟？大家马上明白，若为10分钟，肯定不行的。

如果是高手，做过这样的DD，有经验，会采用经验数据，稍微调整一下就可以了。

但从学习的角度，还是应该掌握理论，这样才能真正掌握和知道如何正确的选择数据。

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如果你的系统，热容量（热惯性）大，就可能发生过冲或抖动现象。

比如，现在的温度是10度，要求加热到80度，允许范围在79-81度。

如果你全部打开继电器，从10度加热到79度，此时就是关掉继电器，由于热惯性的作用，此时温度可能会继续上升，一直到83度，才会开始下降。这个就是过冲了。

实际上，应该加热到75度后，在75-80度之间，就需要采用PWM方式来控制继电器的关断，当然，越接近80度，打开的时间就越少。实际就是温度到达80度（甚至是81），继电器还是有打开的一段时间（当然，到了81是最短的时间，或关闭）。打开时间所加的热量应该与系统散发的热量相等（系统肯定自己要散发热量的，否则就不会降温了），这样保证了温度的不变。

这里，PWM的频率，不同温度点时的PWM的占空比应该取多少，就是PID计算的过程。计算过程的参数与实际系统相关。

那次大学生电子竞赛的温度控制要求大概如下：

控制对象：500W电炉，上面有1个1.5升的搪瓷杯，里面有1升水。


1。从10度能以最快的速度加热到80度
2。要求过冲温度最小
3。能稳定在80度（正负0.5度）不动（基本没有抖动现象），或看稳定时间保持最长为优

上面3个条件平等的，综合评价。

4。然后，在一米外增加一个电风扇吹向该系统（改变系统参数了），此时，系统温度掉下80度最小的，并能尽快回到80度，并继续保持。

完成前3点，采用一阶PID可以，但要做到第4点，就需要二阶PID。道理是，如果发现温度下降的过快（比如原来是2分下降1度，现在1分下降1度），就需要调整PWM加热的占空比，使其加热的时间比正常降温速度下的加热时间要长。

rkernel

回复【12楼】machao  
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基本明白了，这其中的原理确实挺多的，长见识了。
多谢马老师。

millwood0

"后面看似采用了PWM，那么PWM的频率多少？"

this is an application with a (mechanical) relay. so you cannot use PWM or your relay's contacts burn up in no time.

"如果你的系统，热容量（热惯性）大，"

there is no such thing as 热惯性: if you turn off the heater, the device starts to cool off and its temperature drops.

"就可能发生过冲或抖动现象。 "

overshoots happen in a pid because the i- or d- term dominates the p- term. in a binary control (as it is here), you don't have that issue.

millwood0

here is a quick experiment.

I rewrote my pid routines to incorporate the control logic I laid out earlier. the process to be controlled is a heated oven, with natural temperature-dependent decay.

the relay controls a heater that heats up the oven when turned on. otherwise, the oven dissipates heat, more at higher temperature.

the target temperature is set at 128c, with a range of +/- 1 degree. I routed the temperature to the output on a 5v dac so the temperature should read around 2.5v.


(原文件名:50. relay control 1.PNG)


as you can see, the relay kicks in / out about 14 timers per "simulated" second.

millwood0

identical process, identical code, except that the temperature limits were set to 128.1 and 127.9.


(原文件名:51. relay control 2.PNG)



the temperature still holds at around 2.5v, but within a much tighter tolerance and the relay kicks in / out much more frequently.

the lesson here is that a relay  based solution is possible, if you are willing to accept a wider range of errors.

zhangjinxing

mark

wjjcyy

努力学习中

dingliming

好文

ljmdzyx

MARK

cuison

进来听课

sunnyhook

继电器当然可以作为PID的执行部件。

tsb0574

精确调温你的继电器寿命够不？

mainbp

进来听课                        

rube

精华帖。。。。

wuxihuaxing

用PID控制继电器占空比调节，可以做到0.2度。

sunplus

mark  了解了解 PID

韦斯克拉

长见识了。

jsntzxh

我做的一个产品也是用继电器，用控制加热时间来调节