基于單片機與模糊PID控制的熱水器溫度智能控制設計

　　3 軟件設計

　　3.1模糊PID控制算法

　　模糊PID控制是找出Kp、Ki、Kd與E、Ec之間的模糊關(guān)系，通過(guò)不斷檢測E和Ec，根據模糊推理對Kp、Ki、Kd進(jìn)行在線(xiàn)修改，滿(mǎn)足了不斷變化的E、Ec對控制參數的要求，從而使被控對象具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。模糊PID結構圖如圖6所示。模糊PID控制器的調整規則是[3]：

　　(1)當E較大時(shí)，為加快系統響應速度，應取較大的Kp和較小的Kd，由于積分太強會(huì )使系統超調加大，因而要對積分作用加以限制，通常取Ki=0或者較小值;

　　(2)當E和Ec中等大小時(shí)，為減少系統超調并保證一定的響應速度，Kp應適當取小些，同時(shí)Kd的取值對系統影響很大，也應取小些，Ki的取值要適當;

　　(3)當E較小時(shí)，為減小穩態(tài)誤差，Kp與Ki應取得大些，而Kd的取值要適當，取值不當會(huì )引起系統震蕩。其原則是：當Ec較小時(shí)，Kd取大些，當Ec較大時(shí)，Kd取較小的值，通常Kd為中等大小。

　　3.2 下位機程序流程圖

　　下位機采用keil軟件，C語(yǔ)言進(jìn)行程序的編寫(xiě)，采用STC-ISP進(jìn)行軟件燒寫(xiě)，程序流程圖如圖7所示。

　　3.3 上位機界面顯示

　　上位機采用VB6.0對溫度監控界面進(jìn)行編寫(xiě)，通過(guò)界面可以選擇不同的串口進(jìn)行通信，在不同時(shí)間可以通過(guò)多個(gè)溫度檢測器對不同熱水器進(jìn)行溫度檢測并自行設定溫度,界面可以實(shí)時(shí)顯示溫度變化曲線(xiàn)如圖9所示。

　　本系統將單片機與模糊PID控制相結合，不僅單片機控制效果顯著(zhù)而且易于操作，還實(shí)現了智能控制與常規PID控制兩者的優(yōu)點(diǎn):它具備自學(xué)習、自適應、自組織的能力，能夠自動(dòng)識別被控過(guò)程參數，自動(dòng)整定控制參數，能夠適應被控過(guò)程參數的變化;它又具備常規PID控制器結構簡(jiǎn)單、魯棒性強、可靠性高、為現場(chǎng)設計人員所熟悉等特點(diǎn)，較易應用與推廣。