一、控制對(duì)象:1.2.1被控對(duì)象此次設(shè)計(jì)為軟件仿真,經(jīng)過(guò)PID算法控制系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)u(t)激勵(lì)下產(chǎn)生零狀態(tài)響應(yīng)。傳輸函數(shù)表示式為:D(z)=1.2.2設(shè)計(jì)要求要求系統(tǒng)能夠快速響應(yīng),而且能夠快速達(dá)成期望輸出值。此次設(shè)計(jì)選擇PID控制算法,PID控制器由百分比控制單元P、積分控制單元I和微分控制單元D組成。其輸入et與輸出u(t)u式中,Kp為百分比系數(shù);Ti為積分時(shí)間常數(shù);二、控制要求分析:設(shè)定目標(biāo)溫度,使溫度呈單位階躍形式在目標(biāo)溫度處趨于震蕩穩(wěn)定。使系統(tǒng)能夠在任意設(shè)定目標(biāo)溫度下,從現(xiàn)有溫度達(dá)成目標(biāo)溫度,并趨于穩(wěn)定狀態(tài)。三、可行性分析:參考中國(guó)外技術(shù)資料,能夠經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)該模擬溫度閉環(huán)控制系統(tǒng);利用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)基于PID算法模擬溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)。四、總體設(shè)計(jì):4.1控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)框圖如圖1所表示。u(t)u1(t)+Re(t)u(t)u1(t)+Re(t)D(z)PID控制器_ _圖1控制系統(tǒng)框圖4.2工作原理:在圖1所表示系統(tǒng)中,D(z)為該系統(tǒng)被控對(duì)象,零狀態(tài)下,輸入為單位階躍信號(hào)R輸出ut反饋給輸入。在參數(shù)給定值R情況下,給定值R與反饋值比較得到偏差e4.3模擬PID控制算法原理:在模擬系統(tǒng)中PID算法表示式為:式中,P(t)為調(diào)整器輸出信號(hào),e(t)為調(diào)整器偏差信號(hào),它等于測(cè)量值與給定值之差;Kp為調(diào)整器百分比系數(shù),1/T1為調(diào)整器積分時(shí)間,Td為調(diào)整器微分時(shí)間。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,必需對(duì)上式進(jìn)行離散化使其成為數(shù)字式差分方程。將積分式和微分項(xiàng)近似用求和及增量式表示。即:將上面兩個(gè)式子代入第一式,得:由此式能夠利用遞推求出K-1次PID輸出表示式用K-1次輸出減去第K次輸出得:4.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟圖

由此能夠編制基于PID算法C語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn)溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)。五、源程序及運(yùn)行結(jié)果六、可行性分析評(píng)價(jià):從經(jīng)濟(jì)角度講:使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)即利用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)模擬溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)降低了設(shè)計(jì)成本,避免了無(wú)須要支出費(fèi)用;從技術(shù)角度講,利用C語(yǔ)言仿真,是純粹軟件實(shí)現(xiàn)方法,避免了硬件與軟件調(diào)試過(guò)程,降低了開(kāi)發(fā)人職員作量。所以該方案是可行。七、結(jié)論:最終調(diào)試得到控制參數(shù)為:Kp=1.09,Ti=0.45,T經(jīng)過(guò)在此次試驗(yàn)中對(duì)PID（百分比、積分、微分）三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以及查閱網(wǎng)上資料,認(rèn)識(shí)到百分比調(diào)整規(guī)律作用是,偏差一出現(xiàn)就能立刻調(diào)整,但調(diào)整作用同偏差量是成百分比,調(diào)整終了會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)偏差.（簡(jiǎn)稱(chēng)靜差）積分調(diào)整規(guī)律作用是,只要有偏差,就有調(diào)整作用,直到偏差為零,所以它能消除偏差.但積分作用過(guò)強(qiáng),又會(huì)使調(diào)整作用過(guò)強(qiáng),引發(fā)被調(diào)參數(shù)超調(diào),甚至產(chǎn)生振蕩.微分調(diào)整規(guī)律作用是,依據(jù)偏差改變速度進(jìn)行調(diào)整,所以能提前給出較大調(diào)整作用,大大減小了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)偏差量及調(diào)整過(guò)程時(shí)間.但微分作用過(guò)強(qiáng),又會(huì)使調(diào)整作用過(guò)強(qiáng),引發(fā)系統(tǒng)超調(diào)和振蕩.這三種調(diào)整規(guī)律調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)是:就每一個(gè)調(diào)整規(guī)律而言,在滿(mǎn)足生產(chǎn)要求情況下,百分比作用應(yīng)強(qiáng)部分,積分作用應(yīng)強(qiáng)部分,微分作用也應(yīng)強(qiáng)部分.當(dāng)同時(shí)采取這三種調(diào)整規(guī)律時(shí),三種調(diào)整作用都應(yīng)合適減弱,且微分時(shí)間通常取積分時(shí)間1/4~1/3。八、試驗(yàn)收獲在此次課程設(shè)計(jì)中,我對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有了更深了解和認(rèn)識(shí);PID算法精妙令我大為驚嘆并給我留下了深刻印象;我相信在以后學(xué)習(xí)中,我會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及PID算法充滿(mǎn)愛(ài)好。同時(shí)經(jīng)過(guò)這一次課程設(shè)計(jì),我明白了理論與實(shí)際相結(jié)合是很關(guān)鍵,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,只有把所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái),從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提升自己實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思索能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中碰到了很多問(wèn)題,發(fā)覺(jué)了自己不足之處,對(duì)以前所學(xué)過(guò)知識(shí)了解得不夠深刻,掌握得不夠牢靠等。也有很多收獲:讓我學(xué)會(huì)了多種查閱資料以及整理所需材料能力,鍛煉了自己處理