恒温摇床温度控制策略及硬件电路设计

PID 控制算法由于具有简单易懂、稳定可靠等特性，在工业领域应用广泛。低价恒温摇床温控通常也采用 PID 控制，具体控制规律如式（1）所示。

式（1）中 ，Kp、Ti、Td 分别是比例系数 、积分时间常数与微分时间常数。PID 控制器分为比例环节、积分环节、微分环节，每个环节的校正作用不同。比例环节负责将输入和输出产生的偏差信 号e 成比例放大 ，积分环节主要用于减少系统余差 ，提高控制系统控制精度 ，微分环节反映系统误差的变化率。

温控系统由于存在负载、死区、过冲等干扰，使系统具有不确定性及非线性等特点。传统 PID 不具备参数在线调整能力，难以取得良好的控制效果，因此低价恒温摇床的温控精度较低 。通过设计变速积分和微分先行的改进 PID 控制算法，以提高系统的静态和动态特性。

MCU 电路

MCU电路原理如图 3 所示 。加热温控系统的MCU 采用 STM32F103R6T6 芯片 ，该芯片具有外设资源丰富 、处理数据速度快 、功耗低等特点。 参考时钟源引脚外接25MHZ 的晶振，晶振外壳与地相连，不仅能稳定时钟频率，还能防止一些外部干扰 。 电源电压与地引脚之间连接去耦电容 ，可以过滤掉一些高频元器件产生的射频能量 ，一定程度上提升了电源供电质量。