【单片机】温控系统参数辨识及单片机PID控制

1. 温控系统组成

• 半导体制冷片正向通电制冷，反向通电制热。系统采用半导体制冷片（帕尔贴）作为执行单元，帕尔贴下端连接水冷系统进行散热，上端为导热铜片，铜片上贴有热敏电阻用于测量系统的温度。
• 控制系统采用4个MOS管组成的H桥驱动电路，通过PWM进行加热制冷温度控制。

2. matlab辨识系统参数

一般的加热系统的传递函数可以简化为一阶时滞系统，其传递函数如下：

$$W(s)=\frac{K{e}^{-\tau s}}{T_{1}s+1}$$

2.1 采集阶跃响应信号

我们可以用一阶跃信号去激励系统，从而识别出系统的参数。
这里将温控系统的输出设定为100%，记录导热铜板上的温度变化曲线。

导入matlab系统辨识模块

将阶跃响应信号保存为 iddata 格式

dataName=["P100","P80","P50","P20"]; %P100代表 PWM信号100%开度
dataAll=readtable('Row.xlsx');
dataAll=table2array(dataAll);
originalTemp=dataAll(1,:);%初始温度
dataAll=dataAll-originalTemp;%将所有信号变为0摄氏度开始
sampTime=0.06;%采样时间

for  i=1:length(dataName)
    tempData=dataAll(:,i);
    tempData=tempData(~isnan(tempData));
    tempTime=(sampTime:sampTime:(length(tempData))*sampTime)';
    tempDataTime=[tempTime,tempData];
    u=ones(length(tempDataTime),1);%阶跃信号
    eval("x_"+dataName(i)+"=iddata(tempData,u,sampTime);");
end

得到下面四组实验数据

打开matlab中 System Identifiction模块

导入数据点击【Data object】

PID控制

理论模型与实际模型比较