3．3 溫濕度控制
軟件設計的核心部分是溫濕度控制，采用PID控制來調節(jié)溫濕度。PID控制指的是閉環(huán)控制系統(tǒng)的比例積分微分控制。
常規(guī)PID控制系統(tǒng)的框圖如圖4所示。

PID是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)和實際輸出值y(t)構成控制偏差：

e(t)=r(t)一y(t)
將偏差比例(P)，積分(I)和微分(D)通過一定線性組合構成控制量u(t)對被控對象進行控制。它的控制規(guī)律為:

式中：KP為比例系數(shù)；TI為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)。
當控制量的目標值與檢測值之間存在誤差(或稱為控制偏差)時，誤差小，操作量就小，誤差越大，操作量就越大，故控制算法中含有偏差比例項，簡稱P動作。對具有自平衡性的控制對象施行比例控制，最后其步階變化會留下一定的誤差，稱為穩(wěn)態(tài)誤差或偏移。使控制算法中含有誤差積分比例項，可消除穩(wěn)態(tài)誤差，簡稱I動作。偏差的增減反映在操作量上，為了改善控制特性，所以使控制算法中含有偏差微分比例項，簡稱D動作，為一種預先動作。包含以上三種動作的控制算法即為PID控制。
式(1)也可以寫成：

式中：KI=KP／TI為積分系數(shù)；KD=KP?TD為微分系數(shù)。
考慮到被控對象具有大滯后性，且PLC處理的是數(shù)字量，將式(2)離散化得：

式中：θ代表采樣周期，e(k)代表此刻的誤差，e(k一1)代表上次采樣周期的誤差。如果θ足夠小，這種逼近可相當準確，被控過程與連續(xù)控制過程十分接近。這種算法稱為位置式算法。位置式算法由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關，計算時要對e(k)進行累加，計算機運算工作量大。而且，因為計算機輸出的u(k)對應的是執(zhí)行機構的實際位置，如計算機出現(xiàn)故障，u(k)的大幅度變化，會引起執(zhí)行機構位置的大幅度變化，這種情況往往是生產(chǎn)實踐中不允許的?？紤]到本系統(tǒng)控制對象均為閥門，故采用增量式PID控制算法為宜。