基于80C52单片机的电加热数字恒温控制系统设计

2．2．2 温度控制算法设计
PID控制器具有结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点，是控制理论中技术最成熟、应用最广泛应的一种控制技术。所谓的PID控制，就是按偏差的比例、积分、微分进行控制。想模拟PID调节器的控制规律为：

式中u(t)是PID调节器的输出量，e(t)是PID调节器的输入量，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。

PID控制的形式多种多样，常用的通常有位置式和增量算式。根据对象的特点，该系统采用PID增量式控制算法。所谓的PID的增量算式，就是根据式(3)计算出u(kT-T)，通过计算△u(kT)=u(kT)-u(kT-T)得到PID增量算△u(kT)，即第k次采样输出算式为：

在计算机系统中，一般采用恒定的采样周期T，当确定了Kp、Ki、Kd时，根据前后3次测量的偏差值就可以求出控制增量△u(kT)。增量式PID程序流程图如图4所示。

3 实验结果与系统仿真
在Keilu Vision3中建立一个文件，在代码框中输入程序代码，检查调试代码无误后运行程序生成．HEX文件，打开PROTEUS的原理图编辑及仿真界面，并在界面中打开事先设计好的电路图，最后把转换好的二进制文件加载入80C52单片机，点击运行调试按钮就可以进行硬件和软件的仿真。

该系统炉温在一定范围内根据实际控制对象可以人工设定，图5为电加热炉温度设定值在50、100、150和300℃时的升温曲线图。从图中可以看出，炉温获得了良好的控制，各项指都达了电加热炉加热对象要求起跳快、调量小、控制平稳的技术指标。

4 结束语
该系统经验证能充分实现温度的实时控制与显示、设定显示，达到智能数字控制仪表的要求。试验表明，该系统具有良好的升温、降温特性，静态、动态指标均达到了控制要求，系统精度高，自适应能力强，可靠性高，抗干扰性强，控制界好等特点。系统的超调量小于4％，调节时间在温30～100范围内均6 min小于，炉温达刭了很好在控制效果。改小温度设定值，该系统可应用于孵蛋、细菌培育等场合恒温控制。该控制器的设计方法在热处理、化工、机械加工、金属冶炼等行业炉温控制器设计中具有一定的借鉴意义和推广价值。