改進算法實現程序流程如圖11所示。圖中SP代表設定值;PV代表實時測量溫度;P為設置的比例帶大小,等于Kp的倒數。由圖11可以看出:通過計算SP和PV的誤差值,與所設定的比例帶進行比較,在下比例帶外禁止積分,以防止積分累積導致系統產生振蕩,系統全功率輸出,使搖床箱體內溫度迅速升高。隨著時間推移,當誤差值降低到設定閾值0.7P時,調用微分先行算法,改變輸出加熱電阻絲的功率,使溫度緩慢上升。當溫度升高到設定值以上范圍時,調用變速積分算法。當偏差大于設定值0.9P時,減小積分作用為0;當偏差小于設定值0.2P時,增大積分作用。當溫度上升超過上比例帶外時,主控制器輸出的PWM波形占空比為0,即加熱電阻絲不工作,同時使積分作用清零,依靠環境降溫。在每個控制周期內,控制系統采用相同的控制策略,輸出比例、積分和微分組成的控制量。
恒溫搖床加熱溫度控制系統采用鉑電阻溫度傳感器PT100采集搖床箱體溫度,通過主控制器內部實現的PID算法控制加熱系統,系統運行過程溫度參數經過LabVIEW內部集成的顯示控件進行實時監控。設計的控制算法經過軟件實現并部署在主控制系統中,選取高溫50°C、中溫35°C進行系統測試,采用LabVIEW顯示控件對溫度參數進行實時監控,結果表明:溫度控制精度為±0.1°C,達到預設目標,可提高國內低價恒溫搖床的溫控精度。