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基于PID电加热炉温度控制系统设计摘要基于PID电加热炉温度控制系统以PID控制为核心，硬件方面包括电源部分、采样测量部分、驱动执行部分。
PID控制不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。
PID 控制又分为位置式PID 控制和增量式PID 控制，公式4 给出了控制量的全部大小，所以称之为全量式或者位置式控制；如果计算机只对相邻的两次作计算，只考虑在前一次基础上，计算机输出量的大小变化，而不是全部输出信息的计算，这种控制叫做增量式PID 控制算法。
控制系统的软件主要包括：采样、标度变换、控制计算、控制输出、中断、显示、报警、调节参数修改、温度设定及修改。
其中控制算法采用数字PID调节，应用增量型控制算法，并对积分项和微分项进行改进，以达到更好的控制效果。
关键字电机热炉；温度；PID1概述温度是工业对象中的很重要参数的之一。
广泛应用在冶金、化工、机械各类加热炉热、处理炉和反应炉等工业中。
电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。
对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。
PID（Proportional Integral Derivative）控制是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。
它不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。
在本控制对象电阻加热炉功率为800W，由220V交流电供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温度区进行温度控制，要求控制温度范围50~350℃，保温阶段温度控制精度为正负1度。
计算机控制技术课程设计任务书题目：基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计设计内容电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时问内将炉内温度稳定到给定的温度值。
在木控制对象电阻加热炉功率为 8Kw ，由 220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范困 50-350 ℃ ，保温阶段温度控制精度为土 l ℃ ．选择和合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
其对象温控数学模型为：1)(+=-s T e K s G d sd τ 其中：时间常数T d = 350 秒放大系数 K d = 50滞后时间T d = 10 秒控制算法选用PID 控制。
设计步骤一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控制器设计三、硬件的设计和实现1、选择计算机机型（采用51内核的单片机）；2、 设计支持计算机工作的外围电路（ EPROM , RAM 、I/O 端口 、键盘、显示接口电路等）3、设计输入信号接口电路；4、设计D/A 转换和电流驱动接口电路；5、其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）四、软件设计1、分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图；2编写A/D 转换和温度检测子程序枢图；3、编写控制程序和 D/A 转换控制子程序模块粗图；4、其它程序模块（显示与键盘等处理程序）枢图。
五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（ A3 幅面）。
课程设计说明书要求1 ．课程设计说明书应书写认真．字迹工稚，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。
2 ．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。
3 ．课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应有系统方枢图和电路原理图。
4 ．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识．摘要单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
微型计算机温度控制系统设计1总体方案设计温度控制是工业生产中经常碰到的过程控制问题之一。
对温度准确的测量和有效的控制是一些设备优质高产、低耗和安全生产的重要指标。
当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID 调节的效果要好得多，可控性方面也有了很大提高[1]。
1.1设计要求该系统为基于数字PID 的电加热炉温度控制系统。
电加热炉用于合金钢产品热力特性实验，迪娜加热炉用电炉丝提供功率，使其在在预定时间内江路内温度稳定到给定的温度值。
在本控制对象加热炉功率为8KW ，有220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范围50-350℃，保温阶段温度控制精度为±1℃。
选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
其对象温控数学模型为1)(+=-s K s G T e d s d τ （1.1）其中：时间常数T d =350s 秒放大系数K d =50滞后时间τ=10秒 控制算法选用改进的PID 控制。
1.2方案设计要想达到设计要求的内容,少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD显示屏、直流电动机等。
其中单片机用做主控制器，控制其它器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中惊醒数值比较；LCD 显示屏用来显示温度数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示迪娜加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断电停止加热。
整体思路如下：首先我们通过按键设定所需要的温度，然后利用温度传感器检测电加热炉的实时加热温度，并传送至单片机与设定值进行比较。
若检测值小于设定值，则无任何动作，电加热炉继续导通加热；若检测值大于设定值，则单片机控制光电耦合器导通，继电器动作，电加热炉断电停止加热。
一旦炉温低于设定值，单片机又控制光电耦合器断开，继电器开关分离，电加热炉开始导通加热。
www�ele169�com | 31智能应用1.什么是PIDPID 即portID，通常指的是在生成树协议STP 中，如果在端口位置处所收到的BID 同path cost 相同，就需要通过比较PID 来进行阻塞端口的选择。
在现代化工厂生产及工程控制中，PID 主要是由8位端口的优先激加端口构成，端口号占据低位，默认优先级为128。
在工业自动化领域发展中，PID 控制水平是一项重要的参照标准指标，PID 控制以及相应的控制器，智能 PID 仪表产品有很多，而且这些PID 产品都在现代化工业工程项目中的得到了非常广泛的应用，一些公司创新开发了拥有PID参数自我调整和整定功能的智能调节器。
图1 PID 参数控制器如图1所示，PID 参数控制器拥有自动调整功能，可以开展智能化调整以及通过自校正、自适应算法来实现，充分利用PID 参数控制的方式来完成对工业化生产环节中的压力控制、温度调节、流量控制以及液位控制等作业，从而可以实现具有PID 参数控制功能的可编程控制器PLC 控制调节，完成对PC 系统的自动化操作与控制。
2.电热炉温度智能控制系统的工作原理基于PID 基础上设计而成的电热炉，主要被应用在我国工业自动化生产中，对工业产品的有效加热与烘干，一般在实际加热的时候，会使用封闭式的方式进行工业产品的工艺加热，而对电热炉文温度的自动控制与调控，需要使用PID 参数控制器来完成，从而完成对电热炉温度系统的有效控制。
为了能够满足电热炉温度控制系统的升温要求，首先需要对单片机进行科学选择，可以美国ATM 公司生产的AT89C52型号的单片机，AT89C52型号的单片机能够和51系列的单片机进行兼容与合并，从而满足C 语言可编程序控制软件的PID 控制啊要求，提高电热炉的整体温度控制水平，同时也可以提高温度控制系统的运行速度，保证系统运行的稳定性。
在真正的温度测量过程中，需要考虑测量温度的准确性以及温度测量的可靠性，一般可以采用四路采样的电路形式展开检测，也就是对四路采样中不同的点展开检测，然后计算得出四个测量点的平均温度值，平均值就是温度测量的结果，针对单片机的最小化优化系统设计，就是要对控制系统的内部存储水平进行拓展。
实用文档科技学院课程设计报告( 2021 -- 2021年度第 2 学期)名称：计算机控制系统A题目：院系：动力工程系班级：自动化11K×班学号：学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：日期：2021 年7 月11 日基于Smith-PID电阻炉温度控制系统一、课程设计(综合实验)的目的与要求设计目的用SMITH-PID控制器控制电阻炉。
防止因为延时过大造成的控制误差过大设计要求设计一个基于闭环直接数字控制算法的电阻炉温度控制系统具体化技术指标如下：1.电阻炉温度控制在0~500℃；2. 加热过程中恒温控制，误差为±2℃；3. LED实时显示系统温度，用键盘输入温度，精度为1℃；4. 采用Smith-PID数字控制算法，要求误差小，平稳性好；5. 温度超出预置温度±5℃时发出报警。
2方案设计本系统是一个典型的温度闭环控制系统，需要完成的功能是温度设定、检测与显示以及温度控制、报警等。
温度的设定和显示功能可以通过键盘和显示电路局部完成；温度检测可以通过热电阻、热电偶或集成温度传感器等器件完成；温度超限报警可以利用蜂鸣器等实现；温度控制可以采用可控硅电路实现。
系统采用89C51作为系统的微处理器来完成对炉温的控制和键盘显示功能。
8051片内除了128KB的RAM外，片内又集成了4KB的ROM作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。
系统程序较多时，只需要外扩一个容量较小的程序存储器，占用的I/O口减少，同时也为键盘、显示等功能的设计提供了硬件资源，简化了设计，降低了本钱。
因此89C51可以完成设计要求。
系统建模和数字控制器的设计PID调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。
它结构灵活，不仅可以用常规的PID调节，而且可以根据系统的要求，采用各种PID的变型，如PI、PD控制及改良的PID控制等。
它具有许多特点，如不需要求出数学模型、控制效果好等，特别是在微机控制系统中，对于时间常数比拟大的被控制对象来说，数字PID完全可以代替模拟PID调节器，应用更加灵活，使用性更强。
基于PID 电加热炉温度控制系统设计摘要 电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。
对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。
单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。
采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。
一、 绪论在本控制对象电阻加热炉功率为8可W ，由220V 交流电供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温度区进行温度控制，要求控制温度范围50~350C ，保温阶段温度控制精度为正负1度。
选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
其对象问温控数学模型为：1)(+=-s T e K s G d s d τ 其中：时间常数Td=350秒，放大系数Kd=50，滞后时间τ=10秒，控制算法选用改PID 控制图1.1系统总体结构图二、控制系统的建模和数字控制器设计图2 PID 算法流程图数字PID 控制算法PID 控制器是通过计算机PID 控制算法程序实现的。
计算机直接数字控制系统大多数是采样-数据控制系统。
进入计算机的连续-时间信号,必须经过采样和整量化后，变成数字量，方能进入计算机的存贮器和寄存器，而在数字计算机中的计算和处理，不论是积分还是微分，只能用数值计算去逼近。
图2.1位置PID 控制算法简化示意图在数字计算机中，PID 控制规律的实现，也必须用数值逼近的方法。
当采样周期相当短时，用求和代替积分，用差商代替微商，使PID 算法离散化，将描述连续时间PID 算法的微分方程，变为描述离散-时间PID 算法的差分方程。
∑⎰==k j i s j e T T d e T 0t 0)()(1ττ用矩形积分时，有)]1()([)(--=k e k e T T dt t de T S D d （1） 用差分代替微分00))]1()([)(()([)(u k e k e T T j e T T k e K k u S D k j i sp +--+++=∑= （2）由上式得01)]1()([)()()(u u k e k e K k e K k e K k D k j p +--++=∑= (3)式中 u 0——控制量的基值，即k=0时的控制；u(k)——第k 个采样时刻的控制；K P ——比例放大系数；K I ——积分放大系数；I S P I T T K K = S DP D T T K K = K D ——微分放大系数；T S ——采样周期。
计算机控制技术课程设计任务书题目：基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计设计内容电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时问内将炉内温度稳定到给定的温度值。
在木控制对象电阻加热炉功率为 8Kw ，由 220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范困 50-350 ℃ ，保温阶段温度控制精度为土 l ℃ ．选择和合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
其对象温控数学模型为：1)(+=-s T e K s G d sd τ 其中：时间常数T d = 350 秒放大系数 K d = 50滞后时间T d = 10 秒控制算法选用PID 控制。
设计步骤一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控制器设计三、硬件的设计和实现1、选择计算机机型（采用51内核的单片机）；2、 设计支持计算机工作的外围电路（ EPROM , RAM 、I/O 端口 、键盘、显示接口电路等）3、设计输入信号接口电路；4、设计D/A 转换和电流驱动接口电路；5、其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）四、软件设计1、分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图；2编写A/D 转换和温度检测子程序枢图；3、编写控制程序和 D/A 转换控制子程序模块粗图；4、其它程序模块（显示与键盘等处理程序）枢图。
五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（ A3 幅面）。
课程设计说明书要求1 ．课程设计说明书应书写认真．字迹工稚，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。
2 ．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。
3 ．课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应有系统方枢图和电路原理图。
4 ．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识．摘要单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
【关键字】设计基于数字PID的电阻热炉温控制系统设计摘要随着电子技术的飞速发展，单片机在国民经济生产各行业发挥了重要的作用。
它因为集成度高、体积小、运行可靠、应用灵活、价格低、面向控制等特点得到了广大工程技术人员和客户的好评。
在温度控制方面，单片机能够代替常规的模拟调节器。
本文主要设计了单片机炉温控制系统硬件电路和软件程序。
系统具工作可靠、实时性强等特点，满足控制精度的要求。
本着在满足系统性能要求的前提下，尽可能的减少硬件成本。
本文主要涉及到控制系统的硬件设计和单片机的控制软件编程。
本系统选用AD590对炉温进行检测，并且选用OP07低漂移高精度前置放大器，对信号进行放大。
在PCF8951完成数模转换之后，8051单片机对数据进行处理。
采用分段方法控制三台电阻炉温度。
人机接口电路部分能实现温度设定、温度显示、超温报警等功能。
本设计对温度的调节时间不做说明。
本文重点介绍硬件的选取与接口电路的设计、模拟量输入通道和开关量输出通道的设计以及相应算法的软件程序编程。
关键词：单片机炉温控制接口电路目录6.3.3 多路模拟开关的选择 ·························································错误!未定义书签。
计算机控制技术课程设计报告题目基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计授课教师盖宁学生姓名学号专业教学单位完成时间目录摘要 (1)第1章课程设计方案 (1)1.1系统组成中体结构 (1)第2章控制系统的建模和数字控制器设计 (1)2.1 数字PID控制算法 (1)第3章硬件设计 (4)3.1 温度检测及功率放大电路 (4)3.2 AD574A模/数转换电路 (4)3.3执行机构 (5)3.4 报警电路设计 (6)3.5 设计输入输出通道 (7)第4章软件设计 (8)4.1 系统程序流程图 (8)4.1.1 系统主程序框图 (8)4.1.2 A/D转换子程序流程图 (9)4.1.3 LED显示流程图 (10)4.1.4 报警程序流程图 (11)4.1.5数字控制算法子程序流程图 (12)第5章总结以及电路图 (12)5.1系统电路图 (12)参考文献 (14)基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计摘要：电加热炉控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。
本设计采用PID算法进行温度控制，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联来实现温度的较为精确的控制。
电加热炉加热温度的改变是由上、下两组炉丝的供电功率来调节的，它们分别由两套晶闸管调功器供电。
调功器的输出功率由改变过零触发器的给定电压来调节，本设计以AT89C51单片机为控制核心，输入通道使用AD590传感器检测温度，测量变送传给ADC0809进行A/D转换，输出通道驱动执行结构过零触发器，从而加热电炉丝。
本系统PID算法，将温度控制在50～350℃范围内，并能够实时显示当前温度值。
关键词：电加热炉；PID ；功率；温度控制；一.课程设计方案1.1 系统组成中体结构电加热炉温度控制系统原理图如下，主要由温度检测电路、A/D转换电路、驱动执行电路、显示电路及按键电路等组成。
目录第1章绪论 (2)第2章总体方案 (3)2.1 系统结构 (3)2.2 具体设计考虑 (4)第3章控制系统的建模和数字控制器设计 (5)3.1 选择计算机机型—8031温度控制电路 (5)3.2设计支持计算机工作的外围电路 (5)3.3 转换电路 (6)3.4 信号处理电路 (7)3.5 主电路 (8)第4章软件设计 (9)4.1 内存分配 (9)4.2 温度控制系统程序框图 (10)4.3PID算法的微机实现 (12)4.4PID算法的程序设计 (13)第5章软件说明以及电路图 (14)参考文献 (16)基于PID电加热炉温度控制系统设计第1章绪论电加热炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。
其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。
采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。
常规的温度控制方法以设定温度为临界点，超出设定允许范围即进行温度调控：低于设定值就加热，反之就停止或降温。
这种方法实现简单、成本低，但控制效果不理想，控制温度精度不高、容易引起震荡，达到稳定点的时间也长，因此，只能用在精度要求不高的场合。
电加热炉是典型的工业过程控制对象，在我国应用广泛。
电加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性，大滞后，时变性等特点。
其升温、保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却。
当其温度一旦超调就无法用控制手段使其降温，因而很难用数学方法建立精确的模型和确定参数，应用传统的控制理论和方法难以达到理想的控制效果。
本设计采用达林算法进行温度控制，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联来实现温度的较为精确的控制。
单片机作为控制系统中必不可少的部分，在各个领域得到了广泛的应用，用单片机进行实时系统数据处理和控制，保证系统工作在最佳状态，提高系统的控制精度，有利于提高系统的工作效率。
基于数字PID 的电加热炉温度控制系统设计1总体方案设计温度控制是工业生产中经常碰到的过程控制问题之一。
对温度准确的测量和有效的控制是一些设备优质高产、低耗和安全生产的重要指标。
当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID 调节的效果要好得多，可控性方面也有了很大提高[1]。
1.1设计要求该系统为基于数字PID 的电加热炉温度控制系统。
电加热炉用于合金钢产品热力特性实验，迪娜加热炉用电炉丝提供功率，使其在在预定时间内江路内温度稳定到给定的温度值。
在本控制对象加热炉功率为8KW ，有220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范围50-350℃，保温阶段温度控制精度为±1℃。
选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
其对象温控数学模型为1)(+=-s K s G T e d s d τ （1.1）其中：时间常数T d =350s 秒放大系数K d =50滞后时间τ=10秒 控制算法选用改进的PID 控制。
1.2方案设计要想达到设计要求的内容,少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD显示屏、直流电动机等。
其中单片机用做主控制器，控制其它器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中惊醒数值比较；LCD 显示屏用来显示温度数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示迪娜加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断电停止加热。
整体思路如下：首先我们通过按键设定所需要的温度，然后利用温度传感器检测电加热炉的实时加热温度，并传送至单片机与设定值进行比较。
若检测值小于设定值，则无任何动作，电加热炉继续导通加热；若检测值大于设定值，则单片机控制光电耦合器导通，继电器动作，电加热炉断电停止加热。
一旦炉温低于设定值，单片机又控制光电耦合器断开，继电器开关分离，电加热炉开始导通加热。
这个过程中电加热炉所设定的温度值和温度传感器检测到的温度值都要在LCD 显示屏上显示出来，以便操作人员观察。
系统总体框图如图1.1所示。
图1.1系统总体框图2数字控制器设计控制系统的性能在很大程度上取决于控制算法。
随着计算机控制技术的发展，相继出现了一些新的控制算法，但PID 算法应用较广泛。
PID 控制(Proportional Integral Derivative)是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略。
经过长期的工程实践，总结形成了一整套PID 控制方法。
由于它已形成了典型结构，且参数整定方便、结构改变灵活，在大多数工业生产过程控制中效果较为满意，因此长期以来被广泛采用，并且与新的控制技术相结合，继续发展。
随着微型计算机的广泛应用，很多原来的连续控制系统都可以用计算机控制系统代替，提高了控制系统的性能。
可以说，现代控制系统实质上是计算机控制系统。
在计算机控制系统中也常常将PID 特性数字化，实施数字PID控制。
因此，PID 控制规律是一种极为重要的控制规律。
单片机控制模块 键盘设定模块温度采集模块 信号放大电路 加热丝电源模块 LCD 显示模块控制电路模块 看门狗监控模块所谓PID 控制规律，就是一种对偏差信号)(t e 进行比例、积分和微分变换的控制规律。
PID 控制规律的数学表达式如下式所示u T K dt t de dt t e t e t u tD i p 00])()(1)([)(+++=⎰τ （2.1） 0u 为控制常量，即偏差为零时的控制变量。
下面把PID 控制分成三个环节来分别说明：A. 比例调节(P 调节)u K t e t u p 0)()(+= （2.2）式中p K 为比例系数，0u 为控制常量，即偏差为零时的控制变量。
偏差)()()(t y t r t e -=。
偏差一旦产生，比例调节立即产生控制作用，使被控制的过程变量y 向使偏差减小的方向变化。
比例调节能使偏差减小，但不能减小到零，有残存的偏差（静差）。
加大比例系数p K 可以提高系统的开环增益，减小静差，从而提高系统的控制精度。
但当p K 过大时，会使动态质量变差，导致系统不稳定。
B. 积分调节（I 调节）在积分调节中，调节器输出信号的变化速度du/dt 与偏差)(t e 成正比，即)(1t e dt du i τ=或⎰=T i dt t e t u 0)(1)(τ （2.3） 其中i τ 为积分常数，i τ越大积分作用越弱。
I 调节的特点是无差调节，与P调节的有差调节形成鲜明对比。
上式表明，只有当被调节量偏差为零时，I 调节器的输出才会保持不变。
I 调节的另一个特点是它的稳定作用比P 调节差。
采用I 调节可以提高系统的型别，有利于系统稳态性能的提高，但积分调节使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生90°的相角迟后，对系统的稳定性不利。
C. 微分调节（D 调节）在微分调节中，调节器的输出与被调节量或其偏差对于时间的导数成正比，即 dtt de t u d )()(τ= （2.4） 其中d τ 为积分常数，d τ越大微分作用越强。
由于被调节量的变化速度（包括其大小和方向）可以反映当时或稍前一些时间设定值r 与实际输出值y 之间的不平衡情况，因此调节器能够根据被调节量的变化速度来确定控制量u ，而不要等到被调节量已出现较大的偏差后才开始动作，这样等于赋予调节器以某种程度的预见性。
然而，单纯按控制微分规律动作的调节器是不能工作的。
这是因为实际的调节器都有一定的失灵区，如果偏差很小以致被调节量只以调节器不能察觉的速度缓慢变化时，调节器并不会动作。
但是经过相当长的时间以后，被调节量偏差却可以积累到相当大的数字而得不到校正。
因此微分调节只能起辅助的调节作用，它可以与其它调节动作结合成PD 和PID 调节，可以使系统增加一个-1/d τ的开环零点，使系统的相角裕度提高，因而有助于系统动态性能的改善。
可见，参数p K 、i τ、d τ的大小对系统的动态特性和稳定特性有很大的影响，比例调节参数p K 加大，提高系统的开环增益，减小系统稳态误差，p K 偏大，振荡次数加多，调节时间变长，当p K 太大时，系统不稳定。
积分调节能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度，但积分调节通常使系统稳定性下降，i τ越小积分作用越强，系统将不稳定。
i τ越大积分作用越弱，对系统稳定性能的不利影响减小，但消除静差的时间增加。
微分调节可以改善系统动态特性，参数d τ偏大、偏小时，超调量都较大，而且调节时间较长。
所以只有参数p K 、i τ、d τ合适时，系统才可以得到满意的动态特性和稳定特性。
D. 比例加微分调节(PD 调节)若调节器的输出u (t )既与偏差信号)(t e 成正比，又与偏差)(t e 的一次导数成正比，则称这种调节器为比例加微分调节器，简称PD 调节器。
采用PD 调节器的系统称为比例加微分控制系统。
PD 调节的结构图如图 2.1所示。
PD 调节的时域方程为])()([)(dtt de t e K t u d p τ+= （2.5） 式中p K 表示比例系数，d τ为微分时间常数。
p K 和d τ二者都是可调的参数。
)()1()(s E s K s U d p τ+= （2.6）由此可得作为校正装置的比例加微分调节器的传递函数为图2.1 比例微分调节 U (s) )1(S K d p τ+ G c (s) B (s) E (s) R (s) － +)1()()()(s K s E s U s G d p c τ+==（2.7） PD 调节中的微分调节部分对于)(t e 的变化非常敏感。
偏差)(t e 一有变动，u (t )值随之变化，)(t e 变化愈剧烈，则u (t )变化愈大。
若)(t e 正向变动(不断增大)，则u (t )值增大；若)(t e 负向变动(不断减小)，则u (t )值减小。
E. 比例加积分调节(PI 调节)若调节器的输出既与偏差信号成正比，又与偏差信号对时间的积分成正比，则称这种调节器为比例加积分调节器，简称PI 调节器。
采用PI 调节规律的系统称为比例加积分控制系统。
PI 调节的结构如图2.2所示。
PI 调节器的输出为⎰+=ti p dt t e t e t u K 0])(1)([)(τ （2.8） 式中：p K 表示比例系数，i τ为积分时间常数。
pK 和i τ二者都是可调的参数。
不过，通过积分时间常数i τ只能调节积分控制规律；而改变比例系数p K ，则同时对比例控制规律及积分控制规律都有影响。
PI 调节器的传递函数为 )11()()()(sK s E s U s G i p c τ+== （2.9） PI 控制不仅给系统引进了一个纯积分环节，并且还引进了一个开环零点。
纯积分环节提高了系统的无差度阶数(即系统的类型)，改善了系统的稳态性能。
但其缺点是使系统的稳定性下降，不过，由于附加的零点又能改善系统的稳定性能，所以)(s G c 的零点正好弥补了积分环节的缺点。
综上所述，PI 控制不仅改善了系统的稳态性能(即稳态误差)，而且对系统的稳定性影响不大。
在现代由于计算机进入控制领域，用数字计算机代替模拟计算机调节器组成计算机控制系统，用软件实现PID 控制算法，而且可以利用计算机的逻辑功能，使PID 控制更加灵活。
计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。
因此，连续PID 控制算法不能直接使用，需要采用离图2.2比例积分调节 U (s) G c (s) E (s) R (s) － + )11(s K i p τ+散化方法。
在计算机PID 控制中，使用的是数字PID 控制器。
目前有位置式PID 控制算法以及增量式PID 控制算法[12]。
本系统采用了增量数字化PID 算法。
增量式控制器是指控制器每次输出的只是控制量的增量，当执行机构，例如步进电机，需要的是增量而不是位置量的绝对数值时，就可以使用增量式PID 控制器进行控制[13]。
增量)(k u ∆，当执行机构需要的是控制量的增量时，应采用增量式PID 控制。
根据递推原理可得Tk e k e k T j e k k e k k u dk j i p )2()1()()1()1(10---++-=-∑-= (2.10) 用式(4.3)减式(4.4)，可得增量式PID 控制算法Tk e k e k e k T k e k k e k e k k u d i p )2()1(2)()())1()(()(-+--++--=∆ (2.11) 式(2.11)称为增量式PID 控制算法，将其进一步可改写为)2()1()()(210-+--=∆k e a k e a k e a k u (2.12)式中，)1(0T T T T k a d i p ++=，)21(1i d p T T k a +=，id p T T k a =2 增量式控制虽然只是算法上作了一点改进，却带来了不少的优点[2]：(1) 由于计算机输出增量，所以误动作时影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉。
