基于PID的温度控制系统设计

杨 帅,田益民,郑美俊,高 雪,宋方方

(北京印刷学院信息工程学院,北京 102600)

基于目前转型后的经济结构,智能化的温度控制系统[1]越来越受到人们的推崇,它有着更加突出的优点,比如节省人力、物力,更加安全可靠。在系统工作过程中经常需要测量的一个量便是温度,需要保持和控制的量也是温度。

在工业生产过程中,PID[1]控制算法是最常用的控制温度的方法,PID控制器具有的优点是原理简单、使用方便、控制精度高、算法成熟,使其成为系统控制的主要技术手段,尤其是对被控对象不是很清楚,又或者被控系统的结构参数必须依靠现场调节或者必须依靠经验来确定时,就目前来说最适合且最适合的方法便是PID控制。温度控制系统有许多弊端,如较大的惯性,比较严重的滞后性,很难建立较精确的系统数学模型,因此,需要PID控制器加以调节来改善温度控制系统的性能。

1 PID控制器

自动控制系统[2]的核心便是控制,目前的自动控制技术都是基于反馈理论的概念。反馈理论包括三个部分,即包括测量,比较和执行。对变量进行测量,在期望值做比较,用比较得到的误差来纠正调节系统的响应。如何更好地对系统进行校正,则成为自动控制技术应用的关键。

1.1 PID控制原理

线性连续系统的PID控制系统中包括PID控制器及其被控对象,其原理框图如图1所示:

图1 PID控制系统

线性连续系统的PID控制器是一种比例滞后—超前控制器,它是由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个环节组成,再使得三个环节并联之后,在和系统中的被控对象串联所构成的一种控制器。……