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课程设计题目：专家PID控制系统仿真专家PID控制系统仿真摘要简单介绍了常规PID控制的优缺点和专家控制的基本原理，介绍了专家PID控制的系统结构，针对传递函数数学模型设计控制器。
基于MATLAB的simulink仿真软件进行应用实现，仿真和应用实现结果均表明，专家PID控制具有比常规PID更好的控制效果，且具有实现简单和专家规则容易获取的优点。
论文主要研究专家PID控制器的设计及应用，完成了以下工作：（1）介绍了专家PID控制和一般PID控制的原理。
（2）针对任务书给出的受控对象传递函数G(s)=523500/(s3+87.35s2+10470s) ，并且运用MATLAB实现了对两种PID控制器的设计及simulink仿真，且对两种PID控制器进行了比较。
（3）结果分析，总结。
仿真结果表明，专家PID控制采用多分段控制，其控制精度更好，且具有优越的抗扰性能。
关键词：专家PID，专家系统，MATLAB，simulink仿真Expert PID control system simulationAbstractThe advantages and disadvantages of conventional PID control and the basic principle of expert control are briefly introduced, and the structure of expert PID control system is introduced. Simulink simulation software based on MATLAB is implemented. The simulation and application results show that the expert PID control has better control effect than the conventional PID, and has the advantages of simple and easy to get.This paper mainly studies the design and application of the expert PID controller:(1) the principle of PID control and PID control is introduced in this paper.(2) the controlled object transfer function G (s) =523500/ (s3+87.35s2+10470s), and the use of MATLAB to achieve the design and Simulink simulation of two kinds of PID controller, and the comparison of two kinds of PID controller.(3) result analysis, summary.The simulation results show that the control accuracy of the expert PID control is better than that of the control.Key words:Expert PID , MA TLAB, expert system, Simulink, simulation目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................................................................... I II 第一章引言 . (2)1.1 研究目的和意义 (2)1.2国内外研究现状和发展趋势 (3)第二章PID控制器综述 (3)2.1常规PID控制器概述 (3)2.2专家PID控制器 (4)第三章专家PID控制在MATLAB上的实现 (5)3.1简介 (5)3.2设计专家PID 控制器的实现方法 (5)3.3.专家PID控制器的S函数的M文件实现 (7)3.4专家PID控制器的simulink设计 (8)3.5专家PID控制和传统PID比较 (13)第四章结论 (14)4.1专家PID控制系统的优缺点及解决方案 (14)4.2最终陈述 (14)第一章引言近十几年，国内外对智能控制的理论研究和应用研究十分活跃，智能控制技术发展迅速，如专家控制、自适应控制、模糊控制等，现已成为工业过程控制的重要组成部分。
目录第一章设计背景及设计意义 (2)第二章系统方案设计 (3)第三章硬件 (5)3.1 温度检测和变送器 (5)3.2 温度控制电路 (6)3.3 A/D转换电路 (7)3.4 报警电路 (8)3.5 看门狗电路 (8)3.6 显示电路 (10)3.7 电源电路 (12)第四章软件设计 (14)4.1软件实现方法 (14)4.2总体程序流程图 (15)4.3程序清单 (19)第五章设计感想 (29)第六章参考文献 (30)第七章附录 (31)7.1硬件清单 (31)7.2硬件布线图 (31)第一章设计背景及研究意义机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。
现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。
随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。
自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。
随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。
在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。
采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
课程设计课程设计名称：空调温度控制系统设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间： 2008.12.29-01.04计算机控制技术课程设计任务书摘要近几年，随着人民生活水平的逐步提高，居住条件也越来越宽敞；另一方面，环境保护运动的蓬勃发展，也要求进一步提高制冷和空调系统的利用率。
此外，人们对舒适的生活品质与环境愈来愈重视，要求也愈来愈高，不仅对室内温、湿度提出了较高的要求，也希望室内环境趋于自然环境。
综观空调器的发展过程，有三个主要的发展阶段：(1)从异步电机的定频控制发展到变频控制。
(2)从异步电机变频控制发展到无刷直流电机的变频控制。
(3)控制方法从简单的开关控制向智能控制转变。
随着对变频空调器研究的日渐深入，控制目标逐渐从单一的室温控制向温湿度控制、舒适度控制转移;控制方法从简单的开关控制向PID控制、神经网络控制、专家系统控制等智能控制方向发展。
由于神经网络控制和专家系统控制实现难度较大而且效果不一定很理想，因此本设计采用PID控制算法。
本设计从硬件和软件两方面完成了空调的温度控制系统，主要是以PIC系列单片机为核心的控制系统设计，采用PID控制算法，即通过A/D转换器将温度传感器采集来的温度数据送入单片机，单片机将采集的数据与设定温度相比较决定压缩机的工作状态，单片机通过对制冷压缩机的控制，调节压缩机的转速，实现了空调的制冷。
空调的硬件电路只是起到支持作用，因为作为自动化控制的大部分功能，只能采取软件程序来实现，而且软件程序的优点是显而易见的。
它既经济又灵活方便，而且易于模块化和标准化。
同时，软件程序所占用的空间和时间相对来说比硬件电路的开销要小得多。
同时，与硬件不同，软件有不致磨损、复制容易、易于更新或改造等特点，但由于它所要处理的问题往往远较硬件复杂，因而软件的设计、开发、调试及维护往往要花费巨大的经历及时间。
对比软件和硬件的优缺点，本设计采用软硬件结合的办法设计。
ph 中和过程pid控制课程设计PID控制是中和过程中常用的控制方法之一。
该控制方法利用比例、积分和微分三个控制参数，通过对被控对象进行反馈调节，使其输出与给定值尽可能接近。
在本文中，将介绍如何设计一个基于PID控制的PH中和过程的控制系统。
PH中和过程是指将酸性溶液与碱性溶液混合，通过控制pH值来实现酸碱中和的过程。
这是许多工业过程中常见的一种操作。
控制pH值的稳定性对于保证中和过程的效果至关重要。
在PID控制系统中，比例（P）、积分（I）和微分（D）三个参数起着重要的作用。
比例控制通过比较目标值与实际值的差异，对输出进行调整。
积分控制通过对误差的积分，对输出进行调整，以减少稳态误差。
微分控制则通过对误差的导数，对输出进行调整，以减少超调和震荡。
设计PH中和过程的PID控制系统时，首先需要确定三个参数的合适取值。
比例参数决定了响应的灵敏度，过大的比例参数可能会导致超调和震荡，过小则可能导致响应过慢。
积分参数决定了稳态误差的消除速度，过大的积分参数可能导致系统不稳定，过小则可能不能完全消除稳态误差。
微分参数决定了响应的平滑程度，过大的微分参数可能导致超调和震荡，过小则可能无法对系统的变化进行有效预测。
根据实际情况，可以通过实验和经验确定PID控制系统的参数。
一种常见的方法是通过试错法进行参数整定，先设置P、I和D的初值，然后根据实际系统的响应结果，逐步调整参数的大小，使系统的响应尽可能接近给定值。
在设计PID控制系统时，还需要考虑到系统的动态特性和稳态误差。
动态特性包括系统的响应速度、超调量和调整时程等。
稳态误差反映了系统输出与目标值之间的偏差。
通过合理调整PID控制系统的参数，可以实现系统的稳定性和准确性。
PID控制器的实现方式有多种，可以使用模拟电路、微处理器或者PLC等。
在实际应用中，通常使用计算机软件来实现PID控制器。
通过监测和控制系统的输入和输出，计算机可以实时地调整输出信号，从而实现对PH中和过程的控制。
课程设计说明书题目：温度控制系统的设计与实现学生姓名：学院：电力学院系别：自动化专业：自动化班级：指导教师：二〇一年一月十四日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：计算机控制系统课程设计学院：电力学院班级：自动化07-3班学生姓名：石鑫学号：指导教师：刘磊李志明摘要温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。
温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。
温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。
本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一种温度控制系统建模与控制，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。
关键词：温度控制；建模；自动控制；过程控制；PIDAbstractIn industrial production with extremely extensive application, temperature control system is a typical process control system.Temperature control system has the larger inertia. It is the response signal to step off some of time.And it produces the adverse effect to the temperature measurement. The control system is the important industrial control index. Temperature is an important parameters in the process of industrial production. Also it is one of the main parameters of objects, many properties and characteristics of temperature, many important process only under certain temperature range can efficiently work. Therefore, the precise measurement of temperature control, reliable industrial production and scientific research has very important significance.This paper discusses the concept of process control system and introduces a kind of temperature control system .The electric kettle is the controlled object, PID algorithm is used for system design,through experience method to get the model of temperature control system and we can get the controlied response well.Keywords：Temperature control; Mathematical modeling; Automatic control;Process control; PID目录第一章概述..........................................................................................................................................1.1 题目背景及应用意义...........................................................................................................1.2 本文内容及工作安排 (1)第二章系统组成及被控对象分析（被控对象数学建模） (3)2.1 系统组成 (3)2.1 被控对象分析（被控对象数学建模） (5)第三章控制策略设计及仿真研究 (11)3.1 控制策略设计 (11)3.2 仿真研究 (15)第四章控制策略实现 (18)4.1 组态环境下控制策略编程实现 (18)4.2 力控软件 (18)4.3 运行结果分析 (20)第五章总结 (22)参考文献 (23)第一章概述1．1 题目背景及应用意义在近四十年的时间里，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模集成电路这样四个阶段，尤其是随着半导体集成技术的飞跃发展，七十年代初诞生了一代新型的电子计算机——微型计算机，使得计算机应用日益广泛；目前，计算机应用已渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度。
课程设计课题：单片机培养箱温控系统设计本课程设计要求：温度控制系统基于单片机，实现对温度的实时监控，实现控制的智能化。
设计了培养箱温度控制系统，配备温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数字传输，采用PID控制技术，可保持温度在要求的恒定范围内，配备键盘输入设定温度；配备数码管L ED显示温度。
技术参数及设计任务：1、使用单片机AT89C2051控制温度，使培养箱保持最高温度110 ℃ 。
2、培养箱温度可预设，干燥过程恒温控制，控温误差小于± 2℃.3、预设时显示设定温度，恒温时显示实时温度。
采用PID控制算法，显示精确到0.1℃ 。
4、当温度超过预设温度±5℃时，会发出声音报警。
和冷却过程没有线性要求。
6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数传7 、人机对话部分由键盘、显示器、报警三部分组成，实现温度显示和报警。
本课程设计系统概述一、系统原理选用AT89C2051单片机作为中央处理器，通过温度传感器DS18B20采集培养箱的温度，并将采集的信号传送给单片机。
驱动培养箱的加热或冷却。
2、系统整体结构总体设计应综合考虑系统的总体目标，进行初步的硬件选型，然后确定系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。
经过反复推敲，总体方案确定以爱特梅尔公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统核心，选用低功耗、低成本的存储器、数显等元器件。
总体规划如下：图1 系统总体框图2、硬件单元设计一、单片机最小系统电路Atmel公司的AT2051作为89C单片机，完全可以满足本系统所需的采集、控制和数据处理的需要。
单片机的选择在整个系统设计中非常重要。
该单片机具有与MCS-51系列单片机兼容性高、功耗低、可在接近零频率下工作等诸多优点。
广泛应用于各种计算机系统、工业控制、消费类产品中。
AT 89C2051 是 AT89 系列微控制器中的精简产品。
控制系统设计 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解控制系统的基本概念、原理及分类。
2. 学生能够掌握控制系统的数学模型及其建立方法。
3. 学生能够掌握控制系统的性能指标及其计算方法。
4. 学生能够了解不同类型控制器的设计方法和应用场景。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识对简单的控制系统进行数学建模。
2. 学生能够运用控制理论对系统性能进行分析和评价。
3. 学生能够运用设计方法，完成针对特定需求的控制系统设计。
4. 学生能够通过实验或仿真，验证控制系统设计的有效性。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对控制系统设计和分析的浓厚兴趣，提高解决实际问题的热情。
2. 学生培养严谨的科学态度，注重实验数据和理论分析的结合。
3. 学生培养团队协作精神，学会与他人共同探讨、解决问题。
4. 学生增强创新意识，敢于尝试新方法，勇于面对挑战。
本课程旨在使学生在掌握控制系统基本知识的基础上，提高解决实际问题的能力，培养创新意识和团队协作精神。
针对高中年级学生的认知特点，课程内容将从理论到实践，由浅入深地进行教学。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探索，将所学知识应用于实际问题中。
通过课程学习，使学生能够具备控制系统设计和分析的基本能力，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 控制系统基本概念：控制系统定义、分类、组成部分及其功能。
- 教材章节：第1章 控制系统概述2. 控制系统数学模型：传递函数、状态空间表示、数学建模方法。
- 教材章节：第2章 控制系统的数学模型3. 控制系统性能指标：稳态性能、动态性能、性能指标计算方法。
- 教材章节：第3章 控制系统的性能指标4. 控制器设计方法：PID控制、状态反馈控制、最优控制等。
- 教材章节：第4章 控制器设计方法5. 控制系统仿真与实验：利用MATLAB/Simulink进行控制系统仿真，开展实验验证。
- 教材章节：第5章 控制系统仿真与实验6. 应用案例分析：分析典型控制系统的设计过程及其在实际工程中的应用。
基于单片机的温度控制系统摘要：该实验设计基于飞思卡尔MC9S12DG128开发板平台，根据实验任务要求，完成了水温自动控制系统的设计，该系统的温度给定值可由人工通过键盘进行设定，测量温度经过A/D转换由数码管显示，通过PID控制算法对温度进行调节，使温度输出值在给定值上下波动，控制该系统的静态误差为1℃，用LED灯模拟加热强度，并用串口将输出的水温随时间的变化数值发到PC机上。
关键字：飞思卡尔单片机水温控制MC9S12DG1281、设计题目与设计任务σ≤；3.温度误要求：1温度连续可调范围是30-150摄氏度；2 超调量20%<±；4尝试使用能预估大滞后的方法，如史密斯预估，或大林算法；也可差0.5用PID及改进算法。
内容：1．根据题目的技术要求，画出系统组成的原理框图；2. 给出系统硬件电路图；3．确定温度控制方案；4. 给出控制方法及控制程序；5．整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书。
2、前言：随着电子技术和计算机的迅速发展，计算机测量控制技术拥有操作简单、控制灵活、使用便捷以及性价比较高的优点，从而得到了广泛的应用。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信息的处理和控制，因此，单片机广泛应用于现代工业控制中。
利用单片机对温度测量控制会大大提高系统的可靠性和准确性。
该设计实验是在实验室完成，实验任务是设计制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。
水温由人工通过4*4的键盘设定，并能在环境温度改变时实现对水温的自动控制，采用PWM技术控制电阻丝的加热，加热强度由8个LED小灯模拟，以保持设定的温度基本不变，测量温度经过A/D 转换在4位数码管上显示（保留一位小数），并将温度每秒钟向计算机发送一次。
一、系统设计的功能该系统的闭环控制系统框图如图所示。
图水温控制系统结构框图单片机对温度的测量控制是基于传感器、A/D转换器以及扩展接口和执行机构来进行的。
沈阳理工大学课程设计目录第一章绪论 (1)1.1温度控制系统研究背景 (1)1.2PLC概况 (2)1.3研究主要内容 (2)第二章控制系统结构图的设计 (3)2.1控制系统结构图 (3)2.2系统结构组成 (3)第三章硬件设计、线路板设计 (4)3.1I/O分配表 (4)3.2硬件接线图 (4)3.3温度检测和控制模块 (5)第四章软件设计 (6)4.1PID控制程序设计 (6)4.2PID在PLC中的回路指令 (8)4.3回路输入输出变量的数值转换方法 (9)4.4程序设计流程图 (10)4.5S7-200程序设计梯形图 (11)第五章系统测试 (16)5.1PLC调试方法与结果 (16)5.2MCGS调试方法与结果 (16)第六章锅炉夹套水温PID控制 (17)6.1控制原理框图 (17)6.2实验内容与步骤 (18)第七章组态软件界面、逻辑、代码 (21)7.1MCGS组态软件 (21)7.2组态软件设计 (22)7.3代码 (23)第八章数据采集硬件系统构件、连线 (24)8.1数据采集硬件系统构件 (24)8.2硬件系统连线 (24)第九章实验结果曲线及分析 (25)第十章总结 (27)参考文献 (28)第一章绪论1.1 温度控制系统研究背景温度与人们的生存生活生产息息相关。
从古人类的烧火取暖，到今天的工业温度控制，处处都体现了温度控制。
随着生产力的发展，人们对温度控制精确度要求也越来越来高，温度控制的技术也得到迅速发展。
传统的温度控制器多由继电器组成的，但是继电器的触点的使用寿命有限，故障率偏高，稳定性差，无法满足现代的控制要求。
而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。
将嵌入式系统应用在温度控制系统中，使得温度控制系统变得更小型，更智能。
随着国家的“节能减排”政策的提出，嵌入式温度控制系统能够降低能耗，节约成本这一优点使得其拥有更加广阔的市场前景，而PLC就是最具代表性的一员。
目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域，适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业，成为发展国民经济的重要热工设备之一。
在现代化的建设中，能源的需求非常大，然而我国的能源利用率极低，所以实现温度控制的智能化，有着极重要的实际意义。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。
目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪50年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。
它只能适应一般温度系统控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统。
而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。
但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后还没有开发出性能可靠的自整定软件。
控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。
国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。
日本、美国、德国、瑞典等技术领先的国家，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。
目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
1.2 PLC概况可编程控制器(Programmable Controller)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。
其性能优越，已被广泛的应用于工业控制的各个领域，并已经成为工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）之一。
PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。
每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。
CPU 从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。
PLC 就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。
1.3 研究主要内容本设计的主要流程为使用组态软件MCGS作为上位机，以S7-200 PLC作为下位机，上位机通过PPI通讯读写下位机内存状态，下位机通过程序控制温度对象。
本设计的主要内容有：(1)使用组态软件MCGS制作控制对象的工艺流程，报警组态，实时曲线与历史曲线等。
(2)MCGS与S7-200 PLC的通讯研究。
(3)温度控制系统的温度采集与控制电压输出。
第二章控制系统结构图的设计2.1 控制系统结构图温度控制系统的结构图如图2.1所示，该结构包括一台计算机、一台S7-200 PLC、一个输出电压控制电路、一个温度检测电路、一个加热器、一个模拟量输入输出模块和串口通信线路等组成。
图2.1 控制系统结构2.2 系统结构组成MCGS组态软件的系统结构组成有：(1)上位机在温度控制系统中，控制现场往往是高温、高辐射等，这些现场很危险，工作人员一般不在现场，无法了解现场各种情况。
而上位机的设计就是为了让工作人员对现场的各个环节的工作状态有着清晰的了解，更好的管理现场。
(2)下位机为了实现自动控制系统中的各种复杂的控制算法，使系统智能化，设计了下位机。
下位机由输入输出模块、PLC和单片机等组成，实现数据采集、运算、输出等任务。
(3)现场即被控对象，在现场有许多传感器仪表，功率设备等，实现对现场变量的检测及对下位机的各种控制信号的响应等。
第三章硬件设计、线路板设计3.1 I/O分配表表3.1 I/O分配表3.2 硬件接线图图3.1 硬件连接图电流变送器电压变送器未使用输入端电载电载图3.2 EM 235 CN连接图3.3 温度检测和控制模块由学校提供，模拟真实锅炉的温度检测和控制模块，可自行将0～10V模拟信号转化为占空比对锅炉进行加热。
输出的模拟信号也是0～10V，锅炉外接24V直流电源。
第四章 软件设计4.1 PID 控制程序设计模拟量闭环控制较好的方法之一是PID 控制，PID 在工业领域的应用已经有60多年，现在依然广泛地被应用。
人们在应用的过程中积累了许多的经验，PID 的研究已经到达一个比较高的程度。
比例控制(P)是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
其特点是具有快速反应，控制及时，但不能消除余差。
在积分控制(I)中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
积分控制可以消除余差，但具有滞后特点，不能快速对误差进行有效的控制。
在微分控制(D)中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。
微分控制具有超前作用，它能猜测误差变化的趋势。
避免较大的误差出现，微分控制不能消除余差。
图4.1闭环控制系统如图4.1所示，PID 控制器可调节回路输出，使系统达到稳定状态。
偏差e 和输入量r 、输出量c 的关系:)()()(t c t r t e -= （4-1）控制器的输出为： ])()(1)([)(10dtt de T dt t e T t e K t u d i p ++=⎰ （4-2） )(t u ---------PID 回路输出p K ----------比例系数Pi T -----------积分系数I d T -----------微分系数D PID 调节的传输函数为]11[)()()(S T ST K s E s U s D d i p ++==（4-3） 数字计算机处理这个函数关系式，必须将连续函数离散化，对偏差周期采样后，计算机输出值。
其离散化的规律如表3.1所示：表4.1 模拟与离散形式所以PID 输出经过离散化后，它的输出方程为:)()()()]}1()([)()({)(u n u n u n u n e n e T Tdi e T Tn e K n u d i p ni ip +++=--++=∑= （4-4）式中，)()(n e K n u p p = 称为比例项 ∑==ni ipi i e T TK n u 0)()( 称为积分项)]1()([)(--=n e n e TT K n u dpd 称为微分项 上式中，积分项是包括第一个采样周期到当前采样周期的所有误差的累积值。
计算中，没有必要保留所有的采样周期的误差项，只需要保留积分项前值，计算机的处理就是按照这种思想。
故可利用PLC 中的PID 指令实现位置式PID 控制算法量。
4.2 PID在PLC中的回路指令西门子S7-200系列PLC中使用的PID回路指令，见表4.2表4.2 PID回路指令使用方法：当EN端口执行条件存在时候，就可进行PID运算。
指令的两个操作数TBL和LOOP，TBL是回路表的起始地址，本文采用的是VB100，因为一个PID回路占用了32个字节，所以VD100到VD132都被占用了。
LOOP是回路号，可以是0～7，不可以重复使用。
PID回路在PLC中的地址分配情况如表3.3所示。
表3.3 PID指令回路表4.3 回路输入输出变量的数值转换方法本文中，设定的温度是给定值SP ，需要控制的变量是炉子的温度。
但它不完全是过程变量PV ，过程变量PV 和PID 回路输出有关。
在本文中，经过测量的温度信号被转化为标准信号温度值才是过程变量，所以，这两个数不在同一个数量值，需要他们作比较，那就必须先作一下数据转换。
传感器输入的电压信号经过EM235转换后，是一个整数值，但PID 指令执行的数据必须是实数型，所以需要把整数转化成实数。
使用指令DTR 就可以了。
如本设计中，是从AIW0读入温度被传感器转换后的数字量。
其转换程序如下:MOVW AIW0 AC0 DTR AC0 AC0 MOVR AC0 VD100因为PID 中除了采样时间和PID 的三个参数外，其他几个参数都要求输入或输出值0.0~1.0之间，所以，在执行PID 指令之前，必须把PV 和SP 的值作归一化处理。
使它们的值都在0.0~1.0之间。
单极性的归一化的公式：)32000/(raw noum R R （4-5）PID 参数整定方法就是确定调节器的比例系数P 、积分时间Ti 和和微分时间Td ，改善系统的静态和动态特性，使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。
一般可以通过理论计算来确定，但误差太大。
目前，应用最多的还是工程整定法：如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。
经验法又叫现场凑试法，它不需要进行事先的计算和实验，而是根据运行经验，利用一组经验参数，根据反应曲线的效果不断地改变参数，对于温度控制系统，工程上已经有大量的经验，其规律如表3.4所示表4.4 温度控制器参数经验数据根据反复的试凑，调处比较好的结果是P=15，I=2.0，D=0.54.4 程序设计流程图图3.2 设计流程图主程序 子程序0中断程序4.5 S7-200程序设计梯形图1)读入模拟信号，并把数值转化显示锅炉的当前电压2)判断炉温是否在正常范围，打亮正常运行指示灯/温度越上限报警指示灯启动过程：按下启动按钮后，开始标志位M0.1置位，M0.2复位。
