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一个完整的温度控制系统通常包含温度控制器、加热器、温度传感器、线缆等。其中,温度控制器的基本功能是将实际温度与设定值比较,并输出信号控制加热器,以维持设定值温度。
选择控制器时应考虑以下两项因素:
1. 仪器设备的工作温区
2. 输入传感器的类型(热电偶、pt100、二极管温度计、薄膜传感器等)

 pid算法

当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性,反馈包括测量、比较、执行三部分,以pid算法最为常用。做出正确的测量和比较后,通过pid调节更好地纠正系统。

pid三个字母的含义如下:

1) p:比例(proportion)

通常,以满量程的%或度表示温度范围,称为比例或比例带。在此范围内,控制器发生比例作用,即控制器的输出与输入误差信号成比例关系。比例带越宽,围绕设定值发生比例作用的区域越大。有时也用增益表示,增益是比例带的倒数。

2) i:积分(integration)

积分,又称为复位,根据设定值调节比例带宽,以补偿偏离设定值的偏移量(固定偏差),也就是说,它在系统稳定后将控制的温度调节到设定值。

3) d:微分(differentiation)

微分,又称为速率,感应系统温度上升或下降的速率,并自动调节比例带,从而将下冲或过冲降到最小。

 如何调节pid值

根据目标设定所需温度值后,再设定pid参数,通常,先设定p值,i输入0(先找到合适的p后再调i);d输入0(一般不调)。

观察升温曲线,可能会出现如下情况:

(a)p值偏大




p值太大,温度会一直震荡,无法稳定。由于在设定值附近得到的p值可能不准确,所以要先关闭加热器,将温度降下来,远离设定值,减小p值后,再重新加热观察升温曲线。


(b)p值偏小



p值太小,无法达到设定温度。用(a)中方法增大p值再观察升温曲线即可。

(c)p值合适





找到合适的p值后,通过温度曲线计算出温度随时间的振荡周期(单位是秒),根据振荡周期计算i值,i=1000/振荡周期。设定i值之后,再将当前p值减半,观察,观察曲线变化。
通过pid调节,温度精度可达mk量级。
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