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。
在用PID算法进行控制时，需要对参数进行整定，从达林算法表达式可知，参
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f计算机控制课程设计数的确定十分重要，其大小反映了表达式中差值与输出值的不同权重之分及制约关系。
31系统组成总体结构
电加热炉温度控制系统原理图如图1，主要由温度检测电路、AD转换电路、驱动执行电路、显示电路及按键电路等组成。
系统采用可控硅交流调压器，输出不同的电压控制电阻炉温度的大小，温度通过热电偶检测，再经过变送器变成05V的电压信号送入AD转换器使之变成数字量，此数字量通过接口送到微机，这是模拟量输入通道。
键
AD转换ADC0809
测量变送
温度检测AD590
盘
AT89C51
显
驱动执行机构
加热电炉丝
示
图1电加热炉温度控制系统硬件结构框图
32控制器设计
在电子数字计算机直接数字控制系统中，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。
2
f计算机控制课程设计
r
e

uPID位置算法
y受控对象
图2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。
1
t
e
d

Ts
k
ej
T0
Tij0
用矩形积分时，有
用差分代替微分
Td
detdt

TDTS
ekek
1
（1）
uk

K
p
ek

TsTi
kj0
e
j

TDTS
ek


ek
1

u0
由上式得
（2）
k
ukKpekK1ekKDekek1u0
j0
3
式中u0控制量的基值，即k0时的控制；uk第k个采样时刻的控制；KP比例放大系数；KI积分放大系数；
KI

KPTSTI
KD

KPTDTS
KD微分放大系数；
TS采样周期。
式（3）是数字PID算法的非递推形式，称r