恒溫搖床溫度控制策略及硬件電路設計

PID 控制算法由于具有簡單易懂、穩定可靠等特性，在工業領域應用廣泛。低價恒溫搖床溫控通常也采用 PID 控制，具體控制規律如式（1）所示。

式（1）中 ，Kp、Ti、Td 分別是比例系數 、積分時間常數與微分時間常數。PID 控制器分為比例環節、積分環節、微分環節，每個環節的校正作用不同。比例環節負責將輸入和輸出產生的偏差信 號e 成比例放大 ，積分環節主要用于減少系統余差 ，提高控制系統控制精度 ，微分環節反映系統誤差的變化率。

溫控系統由于存在負載、死區、過沖等干擾，使系統具有不確定性及非線性等特點。傳統 PID 不具備參數在線調整能力，難以取得良好的控制效果，因此低價恒溫搖床的溫控精度較低 。通過設計變速積分和微分先行的改進 PID 控制算法，以提高系統的靜態和動態特性。

MCU 電路

MCU電路原理如圖 3 所示 。加熱溫控系統的MCU 采用 STM32F103R6T6 芯片 ，該芯片具有外設資源豐富 、處理數據速度快 、功耗低等特點。 參考時鐘源引腳外接25MHZ 的晶振，晶振外殼與地相連，不僅能穩定時鐘頻率，還能防止一些外部干擾 。 電源電壓與地引腳之間連接去耦電容 ，可以過濾掉一些高頻元器件產生的射頻能量 ，一定程度上提升了電源供電質量。