pid溫度控製係統的控溫原理圖解

PID溫度控製器是一種能夠將需要控製的溫度，通過溫度傳感器對溫度進行檢測，把檢測到的溫度轉換為電信號，然後把這個檢測的信號與控製溫度的信號進行比較，根據比較的結果來判斷是不是已經達到了所設定的溫度目標。如果還沒有達到所要求的溫度，就需要根據這兩者之間的差值再進行調整，一直達到所設定的溫度要求為止。

下麵我用一個常用的恒溫烙鐵控製為例，當我要把烙鐵的溫度控製在270℃，此時我用
X作為需要控製的溫度信號，這個信號的大小與我們要控製的溫度值是一一對應的。我再設置一個由溫度傳感器感應來的信號叫Y，此時我們控製溫度的信號就不取決於給定的信號X了，而是取決於X和Y的合成後的X-Y信號。

在這裏就出現了如下的情況，一種是當溫度值超過了270℃時，那麼Y>X,這時X-Y0,這就要增大給定量X了,使溫度上升,一直升到270℃為止。

這時在溫度控製上就會出現一個問題,一是我們需要烙鐵的實際溫度要無限接近270℃這個目標溫度值,也就是要求X-Y這個差值趨近於零;另一方麵電烙鐵的溫度值又由X和Y這兩個信號相減的結果來決定。如果直接用X-Y作為控製加熱的信號,顯然是無法實現控製加熱的。

根據以上出現的情況,為了能夠實現恒溫的控製,我們在這裏就需要引入一個具有自動調節功能的PID環節了,我們通常稱為"比例P,積分I,微分D"環節。首先為了能夠快速加熱,我們要把X-Y這個給定信號進行放大,加快加熱的進程。由於這個放大的信號是與X-Y成正比例的,因此我們稱為比例環節P。
在恒溫控製中隻使用比例環節P還是不能完全解決問題的,我們都知道由於溫度控製具有慣性,如果比例環節P太大的話,會造成溫度偏離過高,由於溫度降下來需要一定的時間,最終的結果會使溫度在高位上振蕩運行。

為了解決這種溫度忽高忽低的問題,我們的工程控製人員由加入了積分的環節I,加入積分環節的目的是要求這個比例放大環節P要在一定的時間內逐漸地增大,減緩了溫度變化的速度,從而防止了溫度忽高忽低的現象。我們說任何事情都要有個度,這個增大的過程也不能時間太長,如果增加時間設置太長的話,所控製的溫度很難迅速達到預定溫度。為了彌補控製溫度上升緩慢的情況,我們還需要增加第三個微分D環節,它的主要作用是可以根據控製溫度給定的差值X-Y信號的變化趨勢,提前給出一個比較大的調節動作,能夠及時調整溫度,達到恒溫控製的目的。這就相當於我們用導彈打飛機一樣,知道了飛機的速度,並且能夠預判飛機下一步飛行的方向,我們發射導彈要給出一個提前量,這樣才能擊毀目標.。

對於PID的溫度控製,我們要合理設置比例P,積分I和微分D三個環節,這樣才能達到比較好的溫度控製效果。在實際溫度控製過程中需要對這些環節的參數進行不斷修改調試,最終達到恒溫控製的目的。以上就是我通過一個恒溫控製的例子,來說明PID溫控的原理,