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一種應用PWM技術的電加熱系統控制算法（2）2004年9月 ＝ 式（6）表明， 2.2 數字控制器算法確定 帶純滯后補償的離散控制系統如圖4a所示。對于數字PID控制器可采用具有積分分離作用的PID增量式算式： 式中： 式中： 圖4 離散控制系統圖 2.3 PWM算法 為了設計高精度溫控儀對電熱管的加熱功率進行連續控制，可采用PWM技術，由上述控制算法得到的增量式算式 圖5 電熱管PWM控制原理 3 控制系統軟件的設計 系統控制軟件包含主程序、顯示子程序、A/D轉換子程序、鍵盤子程序、PID及純滯后補償子程序、定時中斷子程序、PWM子程序7個模塊。控制算法程序流程如圖6所示。 a 純滯后補償的PID算法 c PWM程序 b 控制算法流程圖 圖6 控制算法流程圖 4 結束語 應用PWM算法的電加熱系統控制算法有效地解決了一階慣性加純滯后環節類對象易引起系統產生超調或者振蕩、從而使系統穩定性降低地問題，整個系統硬件構成簡單，控制精度高，超調小，可靠性高，而且PID參數，PWM周期均可調。因此，該算法可適應于各類電熱管加熱類負載。 |
（6）
項在閉環控制回路之外，不影響系統的穩定性。拉式變換平移定理說明， 
僅將控制作用在時間坐標上推遲了一個時間 
，控制系統的過渡過程及其他性能指標都與對象特性為 
的完全相同，從而消除了純滯后部分對控制系統的影響[1]。
（7）
； 
； 
；T為采樣周期， 
為甲酚時間常數； 
為微分時間常數。 
， 
為積分分離算法e(k)的門限值。可在EPROM中開辟T、 
等單元，以供試驗調試之用。對于純滯后補償即史密斯預估器可按圖4b進行計算，先計算傳遞函數 
的輸出m(k)，再計算預估器的輸出 
。由零階保持器法可計算出 
的輸出為
（8）
是純滯后時間折合到采樣周期T的倍數。編程時可在內存中設置 
個單元存放 
的歷史數據以得到 
[2]。
作輸出，直接改變電熱管通斷占空比，從而可實現對溫度的高精度閉環連續控制。在圖5a中，單片機輸出位控信號，經7406驅動固態繼電器，由雙向可控硅作無觸點交流開關以控制電熱管加熱。只要使
輸出與電熱管通電時間成正比，即可實現加熱功率的連續調節，控制原理如圖5b所示。為此，可在EPROM中開辟 
單元用來存放PWM周期（可預置）， 
用來存放加熱時間 
，而 
則用來存放關斷時間 
。在一個采樣周期內，將 
的差值存于V 
單元，將 
的值存于 
單元，然后利用單片機內部中斷源構成100ms定時器，每產生一個100ms定時中斷則 
單元的數減1，直到 
單元的數為零則使 
由高電平變為低電平；若 
為負值則 
單元賦值為00H， 
單元賦值為 
，這樣就可以做到溫度偏差量與電熱管加熱時間成正比。
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