基于51单片机的PID温控算法仿真

1、PID原理

PID（Proportional-Integral-Derivative）控制 是一种经典的闭环反馈控制算法，广泛应用于工业控制、机器人、自动化系统等领域。其核心是通过误差的比例、积分和微分三个环节的组合，调整系统输出，使被控量（如温度、速度、位置等）快速、稳定地达到目标值。

PID 控制器结构

PID 控制器的输出由三部分组成：

PID 调节实例

温度控制系统

• 目标：将水温稳定在 50°C。

• 调节过程：

  1. 比例控制（P）：增大 Kp​ 使水温快速接近目标，但可能出现超调。

  2. 加入积分（I）：消除稳态误差（如恒定的 2°C 偏差）。

  3. 加入微分（D）：抑制超调，平滑温度变化。

2、硬件结构

该硬件系统使用proteus软件进行搭建与仿真。如下图。

3、C语言程序部分

，本次编程使用模块化编程，项目树如下：

以下仅列举关键代码

a、PID.c

#define uchar unsigned char 
#define uint unsigned int
float uk ,uk1 ,duk ;//声明目前总偏差值变量、之后偏差值总变量、偏差值总变量
typedef struct PID_Para
{
    float Kp;//比例系数
    float Ki;//积分增益
    float Kd;//微分增益

    int Err;//误差