STM32单片机ARM的恒温控制系统设计+PCB电路图(2)
在日常生活和工业生产过程中经常要检测和控制温度。因为操作现场对温度的影响因素有很多，所以控制温度的过程比较复杂，继电器控制作为一种加热器电气控制系统的传统控制技术被普遍应用，因为其逻辑控制是用固定接线的硬件来实现的，所以控制系统的电量需求很大，效率比较低，占用空间也很大而且容易发生故障，不能保证正常的工业生产。传统的继电器控制形式肯定会随着微型控制器技术的发展而被迅速淘汰掉。而新型的单片机温度控制系统由于微型控制器本身强大的性能，从而使温度控制的成本降低、控制过程更稳定、控制效率更高而且文护起来也更容易，这种新型的温控系统对老式继电器控制系统的改造意义很大。
温度控制系统主要作用是使温度文持在事先定好的设定值或者使根据事先编写好的程序来变化。由于温度这个参数本身具有惯性强、滞后大、数学模型也难以精确建立等特点，而且传统的控制方式由于控制精度不是很好、对象的特性变化不能及时地跟踪等原因从而使系统的控制性能较为一般。本温控系统根据这一特点，采用具有性能高成本又低的基于ARM-CortexM3内核的STM32单片机输出增量型PID控制算法来控制温度。
控制理论的发展从刚诞生到现在一共历经了三个重要的时代。古典控制理论时代、现代控制理论时代和智能控制理论时代，其控制系统包括控制器﹑传感装置﹑执行装置﹑变送装置以及输入输出接口。控制器的输出经过输出接口然后到执行机构最后送给被控系统[2]；控制系统的被控变量先通过传感器再到变送器最后经由输入接口给到控制器。应用于不同工况的控制系统，变送器﹑传感器﹑执行机构都各不相同。例如在压力控制系统中传感器部分要使用压力传感器。在电加热控制系统中传感器部分要使用温度传感器。如今市场上已经有非常多的PID控制器和智能PID控制器，相关产品已经被大量应用于实际工程中。
由于最近几十年全球经济高速成长使得PID控制在中国市场得到了很大发展,大量的工业设备的厂商正在以很快的速度成长起来，除了要保证中华本地的工业生产机器的大量需求以外，走出中国的大门，加入国际间的竞争也成为现实需求。PID控制技术在实际投入使用上已经覆盖到了很多领域，例如医疗、铁道运输、航空工业、汽车工业、钢铁工业、物流配送、饮料生产等等。可因为我国在高新技术的研发方面起步比其他欧美国家晚，所以我们一定要加快学习的速度，取长补短，把国际上先进的PID控制技术及其他技术吸收进来，使我们国产的PID设备的性能、档次与市场竞争力的得到提高。在运动控制及过程控制方面PID控制技术的应用方面，其它国家已经做得更加越发的成熟和深入。由于现在科技在不断发展，人类对生活舒适性的要求不断提升，在众多新型技术中，PID控制技术有相当好的发展前景和对工业生产的巨大影响力，已经成为我国与其它国家各行业的重点发展对象。
PID控制器从最初被发明到现在已经将近七十年了，作为现今工业控制的主流技术的其中一项，它的优点十分明显：结构比较简单、工作可靠、具有良好的稳定性、调整起来也很方便。当工程人员不能确定被控对象的结构和参数或着无法确定精确的数学模型时，无法使用控制工程中其它技术时，只能依赖工程人员的操作经验来进行现场调试从而确定系统控制器的结构和参数，此时用PID控制技术就比较方便了。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或者系统参数无法通过有效并准确的方法测量时，用PID控制技术最为合适。实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据偏差的比例、积分、微分进行控制的。比例控制是PID几种控制方式中最容易实现的一种。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系，当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）[3]。在积分控制中，输入偏差信号的积分越是大控制器的输出就越大。在一个独立的自动控制系统中，要是稳态误差在进入稳态以后仍然没有消失，就把这个控制系统称为是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。可以采用在控制器中引入“积分项”的方式来消除稳态误差。积分项对误差取决于时间的积分，如果时间增大积分项就会变大。此时即使是在误差很小的情况下积分项也会因为时间的增大而变大，它使得控制器的输出增大从而让稳态误差继续减小，直到减到零为止。所以比例+积分(PI)控制器，能让稳态误差在系统在进入稳态之前就被清除。在微分控制中，输入误差信号的微分（即误差的变化率）越大，控制器的输出就越大。可以让偏差信号的变化趋势（变化速率）得到体现，并且可以在偏差信号的值增大得比较厉害之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号使系统的动作速度提高从而降低调节过程的用时。所以PID控制技术在运动控制系统中使用越发普遍，是工业设备和其他先进技术领域的技术基础，它能连续对设备运动器件的位置、运动速度进行精确控制，让它们满足事先想要达到的控制要求。目前大量在汽车工业、温度控制、钢铁工业、铁道运输、航空工业以及其他工业生产过程中使用，得到各行各业很密切的关注。
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