【GUI】使用PID控制器进行台式过程控制实验,以保持热敏电阻的温度(Matlab代码实现)

目录

[💥1 概述](#💥1 概述)

[📚2 运行结果](#📚2 运行结果)

[🎉3 参考文献](#🎉3 参考文献)

[🌈4 Matlab代码、操作说明](#🌈4 Matlab代码、操作说明)


💥1 概述

本实验是温度控制的反馈控制应用。特别是,本实验讲解:

手动和自动控制的区别 生成动态数据的

步进测试 拟合动态数据以构建简单的一阶加死区时间 (FOPDT) 模型

从标准调整规则

获取 PID 控制的

参数 调整 PID 控制器以提高性能

稳定性分析

具有第一性原理

的动态建模 动态数据对账

模型预测控制

要使用PID控制器进行台式过程控制实验以保持热敏电阻的温度,按照以下步骤进行:

  1. 准备工作
  • 确保你有一个能够测量温度并输出电信号的热敏电阻。

  • 准备一个PID控制器,可以是硬件设备或者是软件模拟器。

  • 确保你有一个控制元件,比如加热器或冷却器,来调节热敏电阻的温度。

  1. 设定目标温度
  • 确定你要维持的目标温度。这可以是一个固定的温度值,或者是一个可变的设定点,取决于你的实验要求。
  1. 连接和配置PID控制器
  • 将热敏电阻连接到PID控制器的输入端口,以便测量电阻的温度。

  • 配置PID控制器的参数,包括比例系数(Proportional)、积分时间(Integral)、微分时间(Derivative)等,以实现合适的控制效果。

  1. 设置反馈控制
  • 通过将PID控制器的输出连接到控制元件(加热器或冷却器),使其能够根据热敏电阻的温度误差进行调节。

  • 程序中也需要实时读取热敏电阻的温度值,并将其作为反馈信号提供给PID控制器。

  1. 调整PID参数
  • 根据实验情况和反馈控制效果,逐步调整PID控制器的参数,以获得更好的温度控制性能。

  • 可以尝试不同的比例、积分和微分参数组合,并观察温度的稳定性和响应速度。

  1. 运行实验
  • 启动PID控制器,并记录温度的变化情况。

  • 分析实验结果,评估PID控制器的性能,并根据需要进行参数调整和优化。

请注意,PID控制器的配置和调整需要根据具体的实验需求和系统特性进行。在实验过程中,可能需要对控制器参数进行多次调整和优化,以达到期望的控制效果。

📚 2 运行结果

部分代码:

% --- Executes just before PID_GUI is made visible.

function PID_GUI_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

% This function has no output args, see OutputFcn.

% hObject handle to figure

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% varargin command line arguments to PID_GUI (see VARARGIN)

% Choose default command line output for PID_GUI

handles.output = hObject;

% Update handles structure

guidata(hObject, handles);

% UIWAIT makes PID_GUI wait for user response (see UIRESUME)

% uiwait(handles.figure1);

% Create xlabel

xlabel(handles.axes1,'Time','FontWeight','bold','FontSize',14,'Color',[0 0 0]);

% Create ylabel

ylabel(handles.axes1,'Temperature (F)','FontWeight','bold','FontSize',14,'Color',[0 0 0]);

% Create title

title(handles.axes1,'Transistor Temperature','FontSize',15,'Color',[0 0 0]);

% Set y limits

ylim(handles.axes1,[50,180]);

% --- Outputs from this function are returned to the command line.

function varargout = PID_GUI_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)

% varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT);

% hObject handle to figure

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Get default command line output from handles structure

varargout{1} = handles.output;

% --- Executes on button press in start_button.

function start_button_Callback(hObject, eventdata, handles)

% hObject handle to start_button (see GCBO)

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% --- Executes on button press in action_button.

function action_button_Callback(hObject, eventdata, handles)

% hObject handle to action_button (see GCBO)

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Hint: get(hObject,'Value') returns toggle state of action_button

button_state = get(hObject,'Value');

if button_state == get(hObject,'Max')

%Clear Previous Data

cla(handles.axes1);

clearvars time temperature time_out data_out;

%Switch Button Text

set(handles.action_button,'String','Stop');

set(handles.save_text,'Visible','off');

%%Set up COM Port

disp('Initializing Connection')

🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。

[1]徐娟娟,陈晨,杨洪军.基于PID控制和遗传算法的半导体激光器温控系统[J].沈阳工业大学学报,2017,39(04):449-453.

[2]郝永德,赵欣腾,赵书明.热敏电阻高温特性测试系统[J].仪表技术与传感器,2014(11):79-81.

[3]徐娟娟,陈晨,杨洪军.基于PID控制和遗传算法的半导体激光器温控系统[J].沈阳工业大学学报,2017,39(04):449-453.

🌈4 Matlab代码、操作说明

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