基于单片机与模糊PID控制的热水器温度智能控制设计

　　3 软件设计

　　3.1模糊PID控制算法

　　模糊PID控制是找出Kp、Ki、Kd与E、Ec之间的模糊关系，通过不断检测E和Ec，根据模糊推理对Kp、Ki、Kd进行在线修改，满足了不断变化的E、Ec对控制参数的要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能。模糊PID结构图如图6所示。模糊PID控制器的调整规则是[3]：

　　(1)当E较大时，为加快系统响应速度，应取较大的Kp和较小的Kd，由于积分太强会使系统超调加大，因而要对积分作用加以限制，通常取Ki=0或者较小值;

　　(2)当E和Ec中等大小时，为减少系统超调并保证一定的响应速度，Kp应适当取小些，同时Kd的取值对系统影响很大，也应取小些，Ki的取值要适当;

　　(3)当E较小时，为减小稳态误差，Kp与Ki应取得大些，而Kd的取值要适当，取值不当会引起系统震荡。其原则是：当Ec较小时，Kd取大些，当Ec较大时，Kd取较小的值，通常Kd为中等大小。

　　3.2 下位机程序流程图

　　下位机采用keil软件，C语言进行程序的编写，采用STC-ISP进行软件烧写，程序流程图如图7所示。

　　3.3 上位机界面显示

　　上位机采用VB6.0对温度监控界面进行编写，通过界面可以选择不同的串口进行通信，在不同时间可以通过多个温度检测器对不同热水器进行温度检测并自行设定温度,界面可以实时显示温度变化曲线如图9所示。

　　本系统将单片机与模糊PID控制相结合，不仅单片机控制效果显著而且易于操作，还实现了智能控制与常规PID控制两者的优点:它具备自学习、自适应、自组织的能力，能够自动识别被控过程参数，自动整定控制参数，能够适应被控过程参数的变化;它又具备常规PID控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高、为现场设计人员所熟悉等特点，较易应用与推广。