一种基于数字PID 和单片机的温度控制系统设计【文献综述】

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1、毕业设计（论文）文献综述题目：　　　一种基于数字PID和单片机的温度控制系统设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　专业：电子信息工程1前言70年代以来，在工业生产过程中，随着电子技术领域飞速发展，以及自动控制理论和设计方法不断成熟的背景推动下，温度控制系统正在逐渐趋于成熟化发展，且在智能化方面也取得了一定的成果。在此领域中日本，美国等国家的技术处于领先位置，他们已经率先生产出了一些商品化的温度控制产品，已经被广泛的运用到了人们的日常生活中了。新型的温度控制系统的诞生，为现代工业注入了新鲜的血液。一般的物理变化和化学变化过程都与温度有着密切的关系，在

2、变化过程中，对于能否控制温度将直接影响变化的结果，所以能否精确的控制好温度变化为生产过程中的重要步骤。在当今社会中无论是在工农业生产中还是在日常生活中,对温度的检测及控制都是必不可少的。在现实情况中，由于环境中温度值的滞后现象严重,惯性很大,且存在很多不确定的因素,所以很难建立精确的数学模型,因此常常导致控制系统的性能不佳,有时还会出现控制不稳定和失控现象。本次设计采用proteus仿真软件，以AT89C51单片机做为主控单元,运用PID控制算法，仿真实现了一个恒温控制系统，可以避免一些不确定的影响因素。传统的继电器温控电路虽然运用起来比较简单,但由于继电

3、器运作频繁,可能会因触点不良而影响正常工作。现今在控制领域，一般使用PID算法进行温度控制,不过PID控制对象的数学参数也是难以建立的,并且当扰动因素不确定时,参数调整会比较麻烦，这依然是普遍存在的技术难题。本设计中的温度采集是用数字温度传感器DS18B20，在其内部已经集成了A/D转换器，可使电路结构更简单，且减少了温度测量转换时的精度损失，从而使测量温度更为精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚，即可与单片机进行连接了，这样大大的减少了设计中接线麻烦的问题，使得单片机可以节约许多端口。DS18B20芯片的体积又比较小，且还是单线与主控芯片连接，

4、于是在实际运用中，常常把数字温度传感器DS18B20做成小型的测量温度的探头，即使是一些狭小的位置也能很方便的检测到，使温控系统发挥最大的作用。2主题部分国内外对温度控制系统都进行了大量的研究。在各国，温度控制系统技术都已经被列为未来控制领域研究的几大方向之一，具有广阔的应用、市场前景。国外先进国家的温度控制系统正向着高精度智能化，小型快捷化方面发展。在国内，温度控制系统虽然也已经被广泛的应用与各各领域和我们的日常生活中了，可是我国在温度控制系统方面的总体技术水平还处于20世纪80年代中后期水平，大多系统以“点位”控制及常规PID控制器为主，只能适应与一般

5、温度系统的控制，很难控制滞后复杂时的温度控制。形成商品化并广泛使用的控制仪表相当的少。在这方面有待与我们这代人的努力，同时在这方面我国还潜藏着巨大的潜力，意味着有许多我们伸展的空间。由于市场的需求，国内以信息化时代的到来，带动了温度控制产业的迅速发展。温度已成为工业对象控制中一个最重要的参数，特别是在化工工业、冶金工业、机械工业、电力工业、食品工业等等领域，都需要对各种加热炉的温度进行精确的控制。随着信息工业不断的发展，传统的控制方式已满足不来高精度、高速度的控制要求了。必须不断的开发研究创造出新型的信息花的温度控制系统。如接触器温度控制仪表，其主要的缺点

6、是温度波动范围较大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例，从而达到了变化加热功率的目的，受到仪表本身的误差和交流接触器的寿命所限制，通断频率会很低。最近几年来，随着市场的需求出现了许多种先进的温度控制技术，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等等。这些新型的控制技术大大的提高了控制的精度，不但使控制变得简便快捷，而且使产品的质量更好，降低了生产产品的成本，提高了生产的效率。一个优质的温度控制系统不但要保证系统的稳定性和整个生产的安全性（满足各种约束的条件），而且必须能够带来一定的经济效益和社会效益。然而设计这样的温度控制系统必然会遇到许多的困

7、难，特别是在一些复杂工业过程中，往往具有许多不确定性（环境结构和参数的未知性、温度的惯性、及环境突变性）、非线性、变量间的关联性和信息的不完全性等等，想要获得一个精确的数学模型，这是十分困难的。因而，对于系统过程的设计，已经不能采用单一定量数学模型的传统理论和设计方案了，必须进一步开发新型高级的过程控制系统来，研究先进的过程控制规律，以及将现有的控制理论和方法向过程控制领域进行移植和改造，这些都已经越来越受到控制界的关注，已经形成一种趋势。随着单片微型计算机的功能在不断的增强，为新型的控制算法提供了载体，许多高性能的新型机种随之应运而生。单片机凭其功能性强

8、、体积简小、可靠性能高、造价低廉和开发运作周期短的优点，已经成为了