【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）

news2024/11/26 0:42:10

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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')