全量算法。算法中，为了求和，必须
将系统偏差的全部过去值ej（j1，2，3，，k）都存储起来。这种算法得出
控制量的全量输出uk，是控制量的绝对数值。在控制系统中，这种控制量确定了
执行机构的位置，例如在阀门控制中，这种算法的输出对应了阀门的位置（开度）。
3
f计算机控制课程设计
所以，将这种算法称为“位置算法”。当执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是控制量的增量（例如去驱动步进
电动机）时，需要用PID的“增量算法”。
r
e


u
y
PID增量算u步进电
受控对
法
机
象
由位置算法求出
图3PID的“增量算法”
uk
1

K
pek
1

TSTI
k1ejTD
j0
TS
ek1ek2u0
再求出
ukukuk1
两式相减，得出控制量的增量算法
uk


K
p
ek


TSTI
kj1
e
j


TDTS
ek


ek

1

u0
4
式4称为增量式PID算法。
对增量式PID算法（4）归并后，得
ukq0ekq1ek1q2ek2
5
q0

K
P
1

TSTI
TDTS
q1

KP1
2
TDTS

q2

KP
TDTS
其中（5）已看不出是PID的表达式了，也看不出P、I、D作用的直接关系，只
表示了各次误差量对控制作用的影响。从式（5）看出，数字增量式PID算法，只要
贮存最近的三个误差采样值ek，ek1，ek2就足够了。
4
f计算机控制课程设计
四、系统硬件设计
41硬件设计AT89C51系列基本组成及特性AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlashProgrammablea
d
ErasableReadO
lyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
图4AT89C5142电源部分
本系统所需电源有220V交流市电、直流5V电压和低压交流电，故需要变压器、整流装置和稳压芯片等组成电源电路。电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有10左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需要接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。整流装置采用二极管桥式整流，稳压芯片采用7805，配合电容将电压稳定在5V，供控制电路、测量电路
5
f计算机控制课程设计和动执行电路中弱电部分使用。除此之外，220V交流市电还是加热电阻两端的电压，通过控制双向可控硅的导通与截止来控制加热电阻的功率。低压交r