[发明专利]一种基于单片机的快速温控方法及其系统

权利要求书

1.一种基于单片机的快速温控方法，其特征在于，包括如下步骤：

Matlab程序生成PID参数所对应的三个129x129的模糊查询表数组及E、EC所对应两个1x129的模糊区间一维数组；

将当前目标温度所对应的初始PID参数值和输出控制偏移量下发至单片机，单片机根据初始PID参数值生成当前目标温度的PID参数值二维表；

如果|E|3Emax，则全速加热或降温；如果|E|3Emax，则根据E和EC查找计算当前温度对应的PID参数值并进行模糊PID运算，运算结果通过串口输出到温控模块实现温度控制；其中，E表示温度偏差和EC代表温度偏差的变化速度，Emax为模糊温度区间的最大值；

单片机根据初始PID参数值生成当前目标温度的PID参数值二维表包括如下步骤：

将E和EC放大64倍，并将E和EC转成整型数据；

将模糊查询表数组内的PID参数值放大16倍并转成整型数据，得到当前目标温度的PID参数值二维表。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，所述模糊查询表数组和模糊区间一维数组通过Matlab程序生成的detpid.h头文件保存，单片机能够使用所述detpid.h头文件。

3.根据权利要求2所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，还包括步骤：

如果|E|1℃，则转而进行增量型PID控制；如果|E|1℃且|EC|7，则认为当前温度已经到达目标温度并趋于稳定，此时累积记录当前温度运行的总时间，当计时完成后进入下一个目标温度循环控制。

4.根据权利要求2所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，根据E和EC查找计算当前温度对应的PID参数值并进行PID运算包括如下步骤：

找出当前E和EC的值对应于模糊区间一维数组的位置；

所述E和EC的值对应于模糊区间一维数组的位置双向交叉一下即可得到在PID参数值二维表的位置，如果E和EC的值等于E和EC一维数组在该位置的值，则分别取三个PID模糊查询表中在该位置的值即可；如果E和EC的值不等于E和EC一维数组在该位置的值，则取一维数组两个对应点及后一位置的两个对应点，交叉得到4个点的平均值，作为查找运算的PID参数值结果。

5.根据权利要求4所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，根据E和EC查找计算当前温度对应的PID参数值并进行PID运算还包括如下步骤：

通过查找出来的PID参数值进行PID运算，PID运算完后将pidout计算结果缩小1024倍。

6.根据权利要求5所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，PID控制温控模块最终输出的范围在-1~1之间，pidout计算结果的映射公式为：

PID控制输出=（2048-pidout计算结果）/2048；

pidout计算结果输出在0~4096的范围。

7.根据权利要求1所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，所述Emax设置成3。

8.根据权利要求1所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，所述E、EC所对应两个1x129的模糊区间一维数组是从小到大按比例顺序增加排列的。

9.一种基于单片机的快速温控系统，用于运行权利要求1-8任一项所述的基于单片机的快速温控方法，其特征在于，包括：

单片机，温控模块，传感器及上位机，所述单片机嵌入有模糊PID控制器；

所述单片机与温控模块、上位机都是通过RS232串口连接，1个模糊PID控制器和单片机控制多路温控模块；

所述单片机带有DMA串口收发模块，所述上位机具有基于Qt实现供用户交互的数字PCR温控GUI界面和Qt多线程收发数据的串口模块。