基于单片机和PID算法的温度智能控制系统设计

为提高温度控制的智能化水平,设计一种智能温度控制系统。该系统以STC89C52单片机为控制器,采用PID算法控制温度,具有语音播报和手机远程控制等功能。采用DS18B20温度传感器采集环境温度;设计LCD12864显示电路实时显示当前温度、温度上下限以及温度状态;设计WT588D语音提醒电路,当测量温度小于下限或大于上限时发出语音提醒;设计按键电路实现温度上下限值的设定;设计蓝牙通信电路,与手机APP通信,实现远程控制;采用PID算法输出控制量,控制固态继电器驱动加热或降温装置,实现温度控制。其次,对温度控制系统的硬件和软件进行设计,并制作实物进行运行测试。实验结果表明,所设计的温度控制系统能够很好地实现温度控制,从而达到预期效果,且操作方便、成本低,具有较强的应用价值。

基于自适应模糊PID算法的锂电池组双层均衡控制

为提高电池重组时的均衡效率,在传统Buck-Boost均衡拓扑电路的基础上,设计了一种锂电池组双层均衡拓扑电路。组内采用Buck-Boost电路均衡,组间利用双向反激变压器进行均衡。均衡控制策略采用自适应模糊PID算法,以电池荷电状态(state of charge, SOC)为均衡变量,利用模糊控制算法对PID参数进行调节,缩短了均衡时间,提高了均衡效率。在Matlab/Simulink中搭建了锂电池组双层均衡拓扑电路和自适应模糊PID控制算法模型。实验结果表明:在不同工作状态下,所提出的电池组均衡拓扑及其控制策略将均衡时间效率平均提高了58.36%,验证了该方案的有效性。

引入PID反馈的SHAEKF算法估算电池SOC

电池荷电状态(SOC)的估算精度是电动汽车电池组的重要指标。为提升SOC估算精度,在融合Sage-Husa扩展卡尔曼滤波(SHEKF)算法与自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法的基础上,增加比例积分微分(PID)反馈环节,形成改进算法。采用粒子群优化(PSO)算法对二阶RC等效电路模型进行参数辨识;用开源电池数据集对模型和算法进行实验和分析。改进的SHAEKF算法在电池动态应力测试(DST)、北京动态应力测试(BJDST)和美国联邦城市驾驶(FUDS)等工况下的平均估计误差都在1%以内,与单纯的融合算法SHAEKF算法相比,最大误差可减小5%。

基于模糊PID的磁柱式断路器温度控制系统

当前磁柱式断路器温度控制系统设计主要采用固定的控制参数,缺乏对温度变化的自适应调整,忽略了温度变化的非线性特性,导致系统控温的温度变化范围大,为此设计基于模糊PID的磁柱式断路器温度控制系统。首先,改用STM32F103R8T6处理器芯片和Pt100型温度传感器,软件设计部分采集磁柱式断路器的温度数据,为后续的温度控制提供基础数据。然后,设计模糊PID温度控制器,结合模糊逻辑和传统PID控制算法,以应对温度控制中的不确定性和非线性问题。最后,通过制定一系列的模糊规则,实现对温度的精确控制。测试结果表明:在2 h的控温期间,温度区间中的10个温控点的温度变化范围为0.0017~0.0043℃,均未超过0.005℃,控温稳定度高,运行状况良好。

基于PID控制SIC半桥HID驱动信号系统设计

搭建以TMS320F28335为核心的脉宽调制(PWM)数字化输出与信号处理系统,结合位置式PID控制算法,调整PWM信号占空比,控制半桥驱动电路的功率,提供多种工作模式,实现不同工作功率输出.相较于传统的模拟控制技术,该编程解决了半桥死区时间控制.设计隔离式碳化硅高频半桥驱动电路,解决了SiC MOSFET驱动串扰抑制,优化开关速度,减少功率电路对小信号处理的干扰.实验结果表明,该数字化信号驱动系统具有稳定、灵活、可靠控制高压气体放电灯(HID)输出工作功率,为公共照明电路的控制带来便利与高效.

煤矿氧气检测高精度VCSEL驱动及温控电路设计

为解决当前常用煤矿氧气检测仪器易受交叉气体干扰且功耗大的问题,基于GD32F303RCT6微控制器和ADN8834热电冷却控制器,设计了一种软启动开关电路控制的垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity Surface-emitting Laser,VCSEL)高精度驱动及温控电路。驱动电路中,高频正弦波信号和低频锯齿波信号叠加的二进制数据由微控制器产生,经信号发生电路、电压电流转换电路转化成VCSEL高精度驱动电流信号;温控电路中,设计基于比例积分微分(Proportional Integral Differential,PID)补偿电路和数模转换控制器(Digital to Analog Converter,DAC)目标温度控制电路实现激光器温度自动调节。测试结果表明:驱动电路的电流输出区间为0.680~1.360 mA;锯齿波频率误差小于0.5%,正弦波频率误差小于0.1%;氧气吸收峰扫描精度高达0.07 pm,对应电流扫描精度为0.12μA;温控电路的温度控制精度为±0.012℃。满足了可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)煤矿氧气检测应用需求。

高压断路器触头运动PID自适应跟踪控制方法

在常规的跟踪控制方法中,主要是根据预测控制算法对触头运动轨迹进行预测,无法有效排除预测偏差问题。因此,利用PID控制器,设计了高压断路器触头运动自适应跟踪控制方法。提取高压断路器触头运动特征向量,排除非线性因素对跟踪控制精准度的影响。再利用PID构建触头运动自适应跟踪控制模型,有效地改善触头运动跟踪控制偏差。采用仿真实验的方式,验证了该方法的跟踪控制偏差更小、控制效果更佳,能够应用于实际生活中。

模拟PID电路参数自整定温控系统设计

针对模拟PID电路的控制理论和机理,从简单、易用、直观的参数整定原则和切实改善系统控制性能的参数自整定的目的,设计了由电流源搭建的铂电阻测温电路、MSP430主控电路、含数字电位器的模拟PID电路、串口通讯和上位机软件构成的模拟PID电路参数自整定温控系统。试验表明,自整定系统工作正常,整定后的温控系统在测温精度为0.03℃的情况下能获得0.1℃的温度稳定度。

双闭环Buck变换器系统模糊PID控制

针对传统线性PID控制对复杂控制对象难以建模及人工整定经验缺乏等问题,提出了一种双闭环Buck变换器系统的模糊PID控制策略。首先,设计了电压外环和电流内环结构以同时提高系统的抗扰性和跟随性;其次选择高斯函数和三角形函数相结合的隶属度函数以使控制器对小误差的灵敏度得以增强;接着,针对PID参数分别设计了3个子推理器并通过基于专家经验的规则库制定出Buck变换器的模糊规则,可以使控制器不依赖于Buck变换器系统精确的数学模型,从而克服传统PID控制导致的输出电压高超调、振荡等缺点;最后,设计了一套新型双闭环Buck变换器硬件系统,利用STM32单片机将模糊PID算法首次用于控制变化速度快、时滞小的被控量。实验结果表明:模糊PID控制策略不仅能够提高输出电压跟踪精度,还能有效抑制负载扰动及参数摄动,在阶跃启动下,系统输出电压超调量低于10%,调节时间低于3ms;与传统PID单环系统相比,其输出电压纹波、扰动下的最大动态压降和恢复时间均减小了一个数量级以上。

基于模糊自适应PID的光伏电池MPPT研究

光伏电池输出的非线性特点,决定了其最大功率点的时变性。根据电路阻抗匹配原则,建立了基于Buck拓扑结构的光伏电路系统,将系统最大功率点跟踪转化为占空比系数调节,并根据当功率电压满足d P/d V=0时,光伏电池达到最大功率点,以此为基础提出了模糊自适应PID控制算法,与单纯模糊控制法和扰动观察法的相对比,波动率分别降低了8.9%和20.4%,系统响应速度分别提高了4.5 ms和9.5 ms。

基于模糊PID的随动系统优化设计与仿真

该文介绍了模糊控制,PID(比例-积分-微分)控制,以及两者柔性相结合的模糊逻辑在线整定PID(比例-积分-微分)控制原理;结合目标系统的特点,将该方法应用于随动扫描系统以进行优化设计,并利用simu link对优化后的系统进行目标跟踪和抗干扰仿真,分析仿真所得到的输入输出曲线和PID参数变化曲线,结果表明系统的随动灵敏度和抗干扰能力得到了明显改善,继而设计了实现该方法的原理电路,完成了系统的优化设计,同时通过仿真试验进一步分析了模糊PID的内部工作机理,奠定了理论创新的基础。

基于模糊PID算法的婴儿培养箱的研究

婴儿培养箱广泛的应用于临床医疗中,主要是为早产婴儿或发育不良的新生儿创造一个温湿度相适宜的理想舒适环境,尤其是它的温度一定要精确稳定。市场上的婴儿培养箱总是存在着预热时间长、波动大的问题。鉴于此,本文基于模糊PID算法设计出了一种恒温婴儿培养箱,通过单片机实现其整个控制过程。分别介绍了其硬件组成及软件结构。该方法与采用传统的PID算法相比具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强、精度高的优点。

变频闭式液压动力单元的PID控制研究

针对一种结构紧凑、节能的变频闭式液压动力单元进行了PID控制特性仿真研究,采用PID控制时能改善系统的的响应特性,使系统速度和压力达到预定的控制效果。

变结构PID在微机械陀螺仪闭环驱动电路中的应用

为满足微机械陀螺仪(MMG)闭环驱动电路起振快速、无超调且稳态精度高等要求,提出了一种基于FPGA的数字化变结构PID控制器,并以其为核心构建了微机械陀螺仪的数字化闭环驱动电路.通过构造以控制误差为自变量的比例增益、积分增益和微分增益函数,使变结构PID的结构和参数能够根据瞬时误差的变化而变化,以提高闭环驱动电路的性能.针对某型微机械陀螺仪敏感结构参数,进行了SIMULINK仿真,仿真结果表明以变结构PID为核心的闭环驱动电路是可行的.起振实验结果表明,经典PID构成的闭环驱动电路,其检测电压的幅值超调量达到了75%,稳定时间为2 s;采用变结构PID控制器后闭环驱动检测电压的幅值无超调且稳定时间为0.7 s;1 h的稳定性实验表明,采用经典PID时检测电压幅值的长期稳定性为2.73×10-5V,采用变结构PID时其稳定性为2.68×10-5V,证明变结构PID可以兼顾系统在快速性、超调量和稳态精度等方面的要求.

基于微处理器的热处理炉温度PID控制系统的设计

为了进一步改进热处理炉的温度控制系统,设计了以8031控制电路微处理器为核心的控制系统,首先给出了硬件设计,进行了2台电阻炉的温度系统、单片机炉温控制系统、温控模块、可控硅控制电路以及应用的温度设定电路拨码盘的设计,接着就2台加热炉的输入输出通道控制电路进行了设计,最后给出了系统的软件设计思路和相应的部分程序。结果显示:设计的温度控制系统具有精度高、测量误差小、稳定性好等优点。

谈如何整定温控系统中的PID参数

PID(Proportion Integration Differentiation)控制参数整定是温度控制系统设计的核心内容。通过硬件电路读取温度值和确定系统的基准时间,用51单片机确定PID算法,通过实验的方法确定KP,Ki,Kd参数的整定过程和方法,在实验中,首先设定一个经验值,然后根据测试效果,逐步进行修改达到理想的精度。

采用模糊PID控制的风电系统稳定电压研究

建立一个非并网的独立风力发电系统,以开关磁阻发电机为发电电源,发出的电能通过功率变换器输入到直流电网给负载供电;系统以超级电容器和蓄电池作为混合储能元件通过双向变流器与直流电网相连,采用模糊PID控制双向变流器的占空比,实现风力发电系统直流母线与混合储能系统之间的能量流动,有效地提高了风力发电系统的稳定性和供电质量.

基于神经模糊PID混合控制的恒压供水系统硬件设计

文中介绍了基于神经模糊PID混合控制的变频调速恒压自动供水系统的硬件组成,包括主电路设计、控制电路的分析设计、硬件配置及组成。本系统应用于实践后,节能效果十分明显。

用多元逻辑电路实现模糊自组织PID控制器

针对一类生产过程，本文提出了一种PID控制器参数的模糊推理自整定方案，并基于多元逻辑电路（DYL）得以硬件实现．仿真表明电路设计正确，控制效果明显优于Ziegler－NicholsPID控制器，且对系统参数变化有较好的自适应能力．

基于PID算法程控电流源

文中介绍闭环程控电流源的设计。通过闭环设计,软件上利用PID(比例积分微分)算法实现输出电流的精确控制,提高程控电流源的设计精度。