基于瑞薩微控制器的溫度控制系統設計
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2．2 溫度恒定自動(dòng)控制模式
該模式利用數字PID控制算法，通過(guò)調整比例、積分和微分的3個(gè)參數，使系統獲得良好的閉環(huán)控制性能，從而使反應槽中溫度趨于恒定。
模擬PID控制算法為：
式中，m(t)是PID控制器的輸出信號；e(t)為偏差信號；KP為比例增益；KI為積分增益；KD為微分增益。
用一系列采樣時(shí)刻kT代替連續時(shí)間t，以增量代替微分，并以后向差分的形式表示；對積分項也以增量代替，為了簡(jiǎn)便，可省去T，將式(1)轉變?yōu)殡x散形式的差分方程：
系統的采樣周期T選定后，利用Z-N整定公式確定了KP、KI、KD，只要使用前后3次測量的溫度偏差值即可由式(3)式(4)得到控制量，再計算得出實(shí)際對應的馬達轉速。
控制原理如圖6所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162118.htm
3 實(shí)驗設計
選擇直徑10 mm，容積10 mL的注射器，在注射器中吸入濃度為38％的濃鹽酸，在5 cmX5 cmx10 cm反應槽中倒入濃度為35％的氫氧化鈉水溶液，系統通過(guò)步進(jìn)馬達控制注射器將鹽酸注入反應槽中，從而發(fā)生放熱反應。通過(guò)實(shí)驗證明，如表1所示，系統控制精度能達到0．1℃，選擇溫度恒定自動(dòng)控制模式時(shí)，溫度穩定時(shí)間小于120 s。
該系統可應用于化工領(lǐng)域，作為反應溫度自動(dòng)控制系統，能取得良好的控制效果。
4 結束語(yǔ)
本文設計了一種實(shí)時(shí)溫度控制系統，它采用了瑞薩電子公司的H8S／2166微控制器作為核心處理器，并采用增量PID控制算法，它比傳統的51單片機有更快的運行速度，更好的可擴展性，能實(shí)現更為復雜的、高性能、運行穩定、抗干擾能力強、智能化的實(shí)時(shí)嵌入式溫控系統。
當然，該系統還存在一些不足之處，今后將在以下幾方面加以研究和改善：1)設計多種操作模式，以滿(mǎn)足各種實(shí)用環(huán)境；2)設計實(shí)現多個(gè)微控制器與一臺主機的通信，用一臺主機即可控制多個(gè)工作現場(chǎng)，進(jìn)一步提高工作效率。
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