PID调节在温度控制系统中的应用
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PID调节在温度控制系统中的应用
作者：徐欣欣
来源：《环球市场》2019年第23期
摘要：随着科技水平的飞速进步，自动化技术也在不断的发展进步中得到了极大的提升，各个行业对工业自动化也开始越来越注重。各个企业通过对工业的自动化技术的掌握和应用，使的企业的经营和运转都变得更加方便快捷起来，PID调节也在更多行业中的工业自动化水平中起着重大的作用。本文则对PID调节在温度控制系统中的应用进行相关分析探讨。
关键词：自动化技术;PID调节;温度控制系统
近年来，我国的经济水平得到飞速发展，各项科技技术也得到了极大的发展。自动化技术的发展，不仅给各行业带来了效率和利益的提升，就是在日常生活中也给人们带来了极大的方便，提高了人们的生活水平。在众多技术发展中，PID控制系统更是在日常生活中为人们以及各个企业带来了极大的方便，目前人们对PID控制越来越重视，对PID控制的应用也越来越广，其中对于温度控制系统的应用则是更加显著。
一、PID调节的发展
PID调节又称PID控制，它属于一种反馈回路部件，通常应用在工业控制中。由于PID控制的算法简单加上可靠性高，因此在工业行业中应用十分广泛。PID调节最早出现是在30年代末，直到现如今，通过不断的发展换代，PID控制的技术得到了飞速的发展与进步。再加上由于信息时代计算机技术的到来，各类传统技术都得到了重大的转变，PID调节也由原来的模拟转变到现在普遍应用的数字PID调节。
二、PID调节对温度控制系统的现状分析
（一）PID调节的原理
PID控制器是历史最久且生命力最强的一种控制方式，它具备着极高的适应性和鲁棒性，同时在操作上较为简明方便的优良性质。其原理就是根据定值与实际输出值的偏差来进行调节。通常就算遇见一个不完全了解的系统和被控对象以及不能通过相关有效的测量手段来对这个系统或者被控对象获取系统参数时，PID调节就能起着很大的作用。PID调节更具系统的误差，利用比例、积分以及微分控制的汁算来对该系统进行控制。
（二）PID调节怎样应用于温度控制系统 龙源期刊网
历来温度控制系统在对于一些热工、化工行业中都占据着重要位置，是这些行业的过程生产控制的一个最为重要的环节。然而普遍的温度控制系统通常都存在一些参数容易变化的特征，这一也是各個工业控制领域中较为常见的难题。然而通过PID调节系统在温度控制系统中的应用，PID调节根据实际情况，对温度控制系统设计出一套合理有效的控制方法[1]。在对温度控制系统进行调节的过程中，PID根据智能调节和对温度控制系统中参数不断的优化，进而找出最好的调节结构形式，达到总体的最佳控制效果。
三、传统温度控制器的问题及PID调节解决
（一）传统温度控制器中存在的问题
传统的温度控制器在进行温度控制的期间，由于传统温度控制器的电热元件一般都是采用由发热丝为主材料的元件，当加热器件的温度升高到达最初设定的温度值时，虽然温度控制器就会停止加热，但是其中的电热元件仍然还会持续上升一定的数值后才开始缓慢下降。同样，当温度的数值缓慢下降到设定值以下后，就会自动开始进行新的加热，等到加热到设定值时又会停止加热如此循环，这样就导致了传统温度控制会存在误差的现象。
（二）PID调节控制解决
对于传统温度控制器存在误差的问题，通常都是采用PID控制调节技术进行解决，同时PID调节也是针对这一情况而进行的新的温度控制方案，通过形成模糊的控制来解决惯性温度差的问题。然而由于传统温度控制器控温方式存在的较大惯性温差，很多人都会放弃自动控制转为采用调压器来代替温度控制器以做到精确的控温。但是采用这样的方法代替，就需要靠人力进行调节，虽然能够做到勉强运作并达到相对的精确控温，但是这样的方法并不能做到自动控温。并且当需要控温的关键逐渐开始增多时，相关的调节人员就会形成一个手忙脚乱的状况，更加容易导致问题的出现。因此只有通过采用PID模糊控制的技术方法才能够更好的解决这一问题。
四、PID调节在温度控制系统中的应用步骤
在实现PID调节在温度控制系统中的具体应用时，首先需要建立一个完善的水温控制系统，通过该系统的控制核心配有输入单元和显示单元实现实时采样温度显示及其控制的功能。
（一）硬件部分
系统的硬件部分主要分为核心控制器、传感器电路、按键显示电路、继电器控制电路、通信电路几个部位组成，核心控制器的作用主要用于进行实时温度采样，并将采集数据进行温度显示以及通过采样的结果对加热器进行控制;传感器电路包括了测量电路和放大电路的两个部分，主要用于测量电路以及防止非线性误差的发生;通过使用按键显示电路进行动态显示;继电龙源期刊网
器控制电路的主要作用是采用继电器来对该加热器进行一个驱动的功能;通信电路主要用于系统实时采样温度显示及传送[2]。
（二）软件部分
通过系统软件设定一个目标温度的值，然后系统运行并采集水温样本，并将一些预设温度、历史偏差等进行运算然后将产生的输出参数进行加热时间的控制从而对加热器的平均功率进行调节。
（三）控制系统
控制系统采用闭环控制方案，通过将传感器的反馈信息和预设的初始值相比较得出的偏差值进行PID运算处理从而得到用以控制加热器的加热时间的一个控制量，以达到控制加热功率的目的。为了防止出现较大的超调量和波动，需要根据需求进行及时的反向控制，因为水本身就具有很大的热惯性，比热容较大，所以必须对水温的变化也要进行预测。
（四）PID控制的实现
由于一些外界的各种干扰以及一些不定因素影响，在整个检测的过程中，必须做到不断的对控制对象进行不断的控制，才能够做到对现场控制对象保持一个恒定的目标。如果不理会这些干扰因素或者控制对象已经收到外部因素的干扰从而发生变化的话，现场检测元件就会下降这种变化进行采集，随后检测元件通过将采集的数据经过变送器送至到PID控制器的输入端，并通过PID控制器对得到的数据与定制进行比较然后得出偏差值。随后PID调节器就会通过得到的偏差值进行控制调节器的开度增加或者减少，从而达到控制目的。
五、PID调节的不足之处
PID調节因为其本身的原理简单和操作方便，受到各行业以及人们在日常生活中的广泛应用，在人们对效率的要求不断提高，PID调节也在不断的改进与提高，加上PID调节器的适应性较强，在众多加工等生产部门都能够受到广泛的应用。但PID调节并不是完美无瑕的，它也存在着许多不足之处。例如在数字PID控制中，PID控制属于一种离散控制的方式，它的采样周期是不会进行变化的。同时由于计算机的输入输出和数值都需要结合实际，因此就造成了延长了调节器作用。
六、提高PID调节对人们的应用分析
（一）提高PID调节在温度控制系统的发展
虽然现如今PID控制在温度控制系统中的得到了很好的发展，但仍然存在许多不足的地方需要改进。因此还需要利用PID调节速度快、操作简单等优势针对这些不足之处的问题进行改龙源期刊网
善。随着目前PID调节的发展，我国以及行程了多种形式的PID控制算法，并且在PID控制中采用了很多的改进措施，能够在日常生活中得到广泛的应用。
（二）对PID调节的展望
通过PID调节的不断发展，加上相关工作人员的努力，PID控制已经出现了许多改进的调节方式，在传统的PID调节方式基础上，对一些缺点进行了完善，改进后的调节方式构造出更快且更加适应的机制，解决了当前调节方式的一些弊端和不足。随着计算机技术这几年的飞速发展，只能PID控制的调节方式必定会拥有更好的发展前途和研究前景。
（三）PID调节的广泛应用
PID控制的调节方式，目前已经在日常生活中开始被广泛应用，其调节原理也被许多企业应用在企业当中。由于PID控制的调节方式在温度控制系统中的优良效果作用，能够对温度和湿度起到实时监控的有效作用，十分适用于气调贮藏并且极大地提高了气调贮藏对于蔬果等物的保鲜效果[3]。除此之外，PID调节在锅炉温度的参数调节上也起到了很多作用，并且能够十分有效的控制锅炉温度。在计算机方面，PID调节的智能调节也受到了有效的应用。除了这几点较为常见的应用案例外，在日常的生活和生产当中，PID调节也受到了广泛的应用，由此可见PID调节的作用对于人们日常生活和相关生产都能够得到广泛的应用并且有着重要的应用意义。
六、结语
PID调节在温度控制系统中的应用有着有效的实际作用，并且能够被温度控制系统很好的应用起来，除了在温度控制系统中应用以外，PID调节已经逐渐在人们的日常生活和各个生产行业中得到了广泛的应用。随着PID调节的发展至今，PID调节不断的使人们的生活水平和生产行业的生产率得到了很大的提高，不仅给人们生活带来便利节省了不必要的时间浪费，同时还给相关企业带来了更大的效益。但是目前的PID调节仍然还存在一些不足的缺陷问题，再加上现如今人们对效率的要求越来越高，因此对于PID调节器在不断发展的过程中还要注意对PID调节存在的问题进行完善才能使PID调节更好的造福人们日常生活水平和企业的效益。
参考文献：
[1]葛晓玲，浅谈PID调节在温度控制系统中的应用[J]军民两用技术与产品，2016（12）：205-205
[2]杨轶婷PID控制在温度控制系统中的应用研究[J].自动化与仪器仪表，2017（10）：148-150.
