1恨豁、 需求分析

智能家居作為一個(gè)新生產(chǎn)業(yè)奠骄，處于一個(gè)導(dǎo)入期與成長(zhǎng)期的臨界點(diǎn)，市場(chǎng)消費(fèi)觀念還未形成剩瓶，但隨著智能家居市場(chǎng)推廣普及的進(jìn)一步落實(shí)驹溃，培育起消費(fèi)者的使用習(xí)慣，智能家居市場(chǎng)的消費(fèi)潛力必然是巨大的儒搭，產(chǎn)業(yè)前景光明。 正因?yàn)槿绱塑狡叮瑖?guó)內(nèi)優(yōu)秀的智能家居生產(chǎn)企業(yè)愈來(lái)愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究搂鲫，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究，一大批國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的智能家居品牌迅速崛起磺平，逐漸成為智能家居產(chǎn)業(yè)中的翹楚!　智能家居至今在中國(guó)已經(jīng)歷了近12年的發(fā)展魂仍，從人們最初的夢(mèng)想，到今天真實(shí)的走進(jìn)我們的生活拣挪，經(jīng)歷了一個(gè)艱難的過(guò)程擦酌。

智能家居在中國(guó)的發(fā)展經(jīng)歷的四個(gè)階段，分別是萌芽期菠劝、開(kāi)創(chuàng)期赊舶、徘徊期、融合演變期

1.1萌芽期/智能小區(qū)期（1994年-1999年）

這是智能家居在中國(guó)的第一個(gè)發(fā)展階段赶诊，整個(gè)行業(yè)還處在一個(gè)概念熟悉笼平、產(chǎn)品認(rèn)知的階段，這時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)專業(yè)的智能家居生產(chǎn)廠商舔痪，只有深圳有一兩家從事美國(guó)X-10智能家居代理銷售的公司從事進(jìn)口零售業(yè)務(wù)寓调，產(chǎn)品多銷售給居住國(guó)內(nèi)的歐美用戶。

1.2開(kāi)創(chuàng)期（2000年-2005年）

國(guó)內(nèi)先后成立了五十多家智能家居研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)锄码，主要集中在深圳夺英、上海、天津滋捶、北京痛悯、杭州、廈門等地重窟。智能家居的市場(chǎng)營(yíng)銷灸蟆、技術(shù)培訓(xùn)體系逐漸完善起來(lái)，此階段，國(guó)外智能家居產(chǎn)品基本沒(méi)有進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)炒考。

1.3徘徊期（2006-2010年）

2005年以后可缚，由于上一階段智能家居企業(yè)的野蠻成長(zhǎng)和惡性競(jìng)爭(zhēng)，給智能家居行業(yè)帶來(lái)了極大的負(fù)面影響：包括過(guò)分夸大智能家居的功能而實(shí)際上無(wú)法達(dá)到這個(gè)效果斋枢、廠商只顧發(fā)展代理商卻忽略了對(duì)代理商的培訓(xùn)和扶持導(dǎo)致代理商經(jīng)營(yíng)困難帘靡、產(chǎn)品不穩(wěn)定導(dǎo)致用戶高投訴率。行業(yè)用戶瓤帚、媒體開(kāi)始質(zhì)疑智能家居的實(shí)際效果描姚，由原來(lái)的鼓吹變得謹(jǐn)慎，市場(chǎng)銷售也幾年出來(lái)增長(zhǎng)減緩甚至部分區(qū)域出現(xiàn)了銷售額下降的現(xiàn)象戈次。2005年-2007年轩勘，大約有20多家智能家居生產(chǎn)企業(yè)退出了這一市場(chǎng)，各地代理商結(jié)業(yè)轉(zhuǎn)行的也不在少數(shù)怯邪。許多堅(jiān)持下來(lái)的智能家居企業(yè)绊寻，在這幾年也經(jīng)歷了縮減規(guī)模的痛苦。正在這一時(shí)期悬秉，國(guó)外的智能家居品牌卻暗中布局進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)澄步，而活躍在市場(chǎng)上的國(guó)外主要智能家居品牌都是這一時(shí)期進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的，如羅格朗和泌、霍尼韋爾村缸、施耐德、Control4等。國(guó)內(nèi)部分存活下來(lái)的企業(yè)也逐漸找到自己的發(fā)展方向，例如天津瑞朗肠槽，青島愛(ài)爾豪斯门坷，海爾，科道等，用X10，深圳索科特做了空調(diào)遠(yuǎn)程控制，成為工業(yè)智控的廠家百姓。

1.4 融合演變期（2011-2020年）

進(jìn)入2011年以來(lái)，市場(chǎng)明顯看到了增長(zhǎng)的勢(shì)頭况木，而且大的行業(yè)背景是房地產(chǎn)受到調(diào)控垒拢。智能家居的放量增長(zhǎng)說(shuō)明智能家居行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)拐點(diǎn)，由徘徊期進(jìn)入了新一輪的融合演變期火惊∏罄啵　　接下來(lái)的三到五年，智能家居一方面進(jìn)入一個(gè)相對(duì)快速的發(fā)展階段屹耐，另一方面協(xié)議與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始主動(dòng)互通和融合尸疆，行業(yè)并購(gòu)現(xiàn)象開(kāi)始出來(lái)甚至成為主流。　　接下來(lái)的五到十年寿弱，將是智能家居行業(yè)發(fā)展極為快速犯眠，但也是最不可琢磨的時(shí)期，由于住宅家庭成為各行業(yè)爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)市場(chǎng)症革，智能家居作為一個(gè)承接平臺(tái)成為各方力量首先爭(zhēng)奪的目標(biāo)筐咧。誰(shuí)能最終勝出，我們可以作種種分析噪矛，但最終結(jié)果量蕊，也許只有到時(shí)才知。但不管如何發(fā)展艇挨，這個(gè)階段國(guó)內(nèi)將誕生多家年銷售額上百億元的智能家居企業(yè)残炮。

1.5 爆發(fā)期

進(jìn)入到2014年以來(lái)，各大廠商已開(kāi)始密集布局智能家居缩滨，盡管從產(chǎn)業(yè)來(lái)看势就，業(yè)內(nèi)還沒(méi)有特別成功的案例顯現(xiàn)，這預(yù)示著行業(yè)發(fā)展仍處于探索階段楷怒，但越來(lái)越多的廠商開(kāi)始介入和參與已使得外界意識(shí)到蛋勺，智能家居未來(lái)已不可逆轉(zhuǎn)瓦灶。

目前來(lái)看鸠删，智能家居經(jīng)過(guò)一年多產(chǎn)業(yè)磨合，已正處爆發(fā)前夜贼陶。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為刃泡，2015年隨著合作企業(yè)已普遍進(jìn)入到出成果時(shí)刻，智能家居新品將會(huì)層出不窮碉怔，業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)的新案例也會(huì)越來(lái)越多烘贴。

1.6 智能家居現(xiàn)狀：

智能家居領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)仍存在諸多瓶頸，如：缺乏殺手級(jí)應(yīng)用撮胧；標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一桨踪，包括網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一以及家電產(chǎn)品之間無(wú)法融合；仍然存在技術(shù)性問(wèn)題(包括人機(jī)交互技術(shù)芹啥、云計(jì)算锻离、大數(shù)據(jù)等)、缺乏各家電之間的互聯(lián)互通墓怀；產(chǎn)品價(jià)格太高汽纠；企業(yè)各自為政；產(chǎn)品功能相對(duì)單一傀履，產(chǎn)品同質(zhì)化很嚴(yán)重虱朵，功能雷同，創(chuàng)新不足；產(chǎn)品實(shí)用性差碴犬、用戶體驗(yàn)差絮宁；安全隱私等問(wèn)題。

在中國(guó)當(dāng)前的智能家居市場(chǎng)上翅敌，已經(jīng)有一大批國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司羞福，先后推出了機(jī)頂盒、路由器蚯涮、WIFI插座治专、智能開(kāi)關(guān)等智能家居產(chǎn)品。但縱觀市場(chǎng)遭顶，無(wú)論是智能化單品张峰，還是構(gòu)筑智能家居平臺(tái)和系統(tǒng)，大多數(shù)的所謂智能化產(chǎn)品棒旗，還停留在“為智能化而智能化”喘批、“為了連接而連接”的層面，一些功能很明顯是為了傍上“智能產(chǎn)品”之名而設(shè)計(jì)铣揉，沒(méi)有找正用戶真正的“痛點(diǎn)”饶深，營(yíng)銷噱頭遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)用性，加上智能家居產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景較為固定逛拱，這也導(dǎo)致真正被消費(fèi)者接受和使用的少之又少敌厘。要解決智能家居普及的兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是如何讓每個(gè)家電智能化朽合，二是如何讓每個(gè)家電互聯(lián)互通俱两，形成更智能的場(chǎng)景。

當(dāng)然曹步，不可否認(rèn)的是宪彩，智能家居將成為家電企業(yè)下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的新戰(zhàn)場(chǎng)。在智能家居這個(gè)新硬件領(lǐng)域讲婚，真正可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)哪蚩祝化發(fā)展和引領(lǐng)市場(chǎng)潮流的或許還是傳統(tǒng)家電企業(yè)。目前傳統(tǒng)家電行業(yè)也正在逐步深入擁抱互聯(lián)網(wǎng)筹麸，產(chǎn)業(yè)的繁榮與發(fā)展最終也將為用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)活合。

1.7 國(guó)內(nèi)相關(guān)政策

截止2013年，全球范圍內(nèi)信息技術(shù)創(chuàng)新不斷加快竹捉，信息領(lǐng)域新產(chǎn)品芜辕、新服務(wù)、新業(yè)態(tài)大量涌現(xiàn)块差，不斷激發(fā)新的消費(fèi)需求侵续，成為日益活躍的消費(fèi)熱點(diǎn)倔丈。我國(guó)市場(chǎng)規(guī)模龐大，正處于居民消費(fèi)升級(jí)和信息化状蜗、工業(yè)化需五、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加快融合發(fā)展的階段轧坎，信息消費(fèi)具有良好發(fā)展基礎(chǔ)和巨大發(fā)展?jié)摿暧省Ｎ覈?guó)政府為了推動(dòng)信息化、智能化城市發(fā)展也在2013年8月14日發(fā)表了關(guān)于促進(jìn)信息消費(fèi)擴(kuò)大內(nèi)需的若干意見(jiàn)缸血，大力測(cè)發(fā)展寬帶普及蜜氨、寬帶提速，加快推動(dòng)信息消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)捎泻，這都為智能家居飒炎、物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

政策摘要：增強(qiáng)信息產(chǎn)品供給能力

鼓勵(lì)智能終端產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展笆豁。面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)郎汪、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等熱點(diǎn)闯狱，加快實(shí)施智能終端產(chǎn)業(yè)化工程煞赢，支持研發(fā)智能手機(jī)、智能電視等終端產(chǎn)品哄孤，促進(jìn)終端與服務(wù)一體化發(fā)展照筑。支持?jǐn)?shù)字家庭智能終端研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，大力推進(jìn)數(shù)字家庭示范應(yīng)用和數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)录豺。鼓勵(lì)整機(jī)企業(yè)與芯片朦肘、器件饭弓、軟件企業(yè)協(xié)作双饥，研發(fā)各類新型信息消費(fèi)電子產(chǎn)品。支持電信弟断、廣電運(yùn)營(yíng)單位和制造企業(yè)通過(guò)定制咏花、集中采購(gòu)等方式開(kāi)展合作，帶動(dòng)智能終端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提升阀趴，夯實(shí)信息消費(fèi)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)昏翰。

1.8 發(fā)展機(jī)遇

智慧家居是今后家居領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，雖然市場(chǎng)推廣才剛剛開(kāi)始刘急，但行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)很激烈棚菊，光是寧波就有不下5家企業(yè)專門從事這方面開(kāi)發(fā)。

制造企業(yè)在產(chǎn)業(yè)調(diào)整和轉(zhuǎn)型中叔汁，都需要運(yùn)用到大數(shù)據(jù)统求。今后检碗，數(shù)據(jù)將成為推進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的第四生產(chǎn)力。市場(chǎng)潛力巨大码邻，同時(shí)折剃，智慧家居所依托的大數(shù)據(jù)分析，也是傳統(tǒng)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑像屋。

1.9發(fā)展

智能家居最初的發(fā)展主要以燈光遙控控制怕犁、電器遠(yuǎn)程控制和電動(dòng)窗簾控制為主，隨著行業(yè)的發(fā)展己莺，智能控制的功能越來(lái)越多奏甫，控制的對(duì)象不斷擴(kuò)展，控制的聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景要求更高凌受，其不斷延伸到家庭安防報(bào)警扶檐、背景音樂(lè)、可視對(duì)講胁艰、門禁指紋控制等領(lǐng)域款筑，可以說(shuō)智能家居幾乎可以涵蓋所有傳統(tǒng)的弱電行業(yè)，市場(chǎng)發(fā)展前景誘人腾么，因此和其產(chǎn)業(yè)相關(guān)的各路品牌不約而同加大力度爭(zhēng)奪智能家居業(yè)務(wù)奈梳，市場(chǎng)漸成春秋爭(zhēng)霸之勢(shì)。

圖1 智能家居市場(chǎng)規(guī)模

據(jù)《2015－2020年中國(guó)智能家居設(shè)備行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)與投資機(jī)會(huì)分析報(bào)告》指出解虱，我國(guó)目前共有1億數(shù)量智能家居潛在用戶攘须，預(yù)計(jì)2020年智能家居產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破1萬(wàn)億元，硬件領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模將占6000億殴泰，軟件規(guī)模將占4000億元于宙。

1.10 樹(shù)莓派在智能家居中的分析

隨著智能家居市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，智能家居需求猛增悍汛，樹(shù)莓派在智能家居中得到了廣泛的應(yīng)用捞魁。

Raspberry Pi(中文名為“樹(shù)莓派”,簡(jiǎn)寫(xiě)為RPi，(或者RasPi / RPI) 是為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程教育而設(shè)計(jì)离咐，只有信用卡大小的微型電腦谱俭，其系統(tǒng)基于Linux。隨著Windows 10 IoT的發(fā)布宵蛀，我們也將可以用上運(yùn)行Windows的樹(shù)莓派昆著。
自問(wèn)世以來(lái)，受眾多計(jì)算機(jī)發(fā)燒友和創(chuàng)客的追捧术陶，曾經(jīng)一“派”難求凑懂。別看其外表“嬌小”，內(nèi)“心”卻很強(qiáng)大梧宫，視頻接谨、音頻等功能通通皆有杭攻，可謂是“麻雀雖小，五臟俱全”疤坝。

樹(shù)莓派由注冊(cè)于英國(guó)的慈善組織“Raspberry Pi 基金會(huì)”開(kāi)發(fā)兆解，Eben·Upton/埃·厄普頓為項(xiàng)目帶頭人跑揉。2012年3月锅睛，英國(guó)劍橋大學(xué)埃本·阿普頓（Eben Epton）正式發(fā)售世界上最小的臺(tái)式機(jī)，又稱卡片式電腦历谍，外形只有信用卡大小现拒，卻具有電腦的所有基本功能，這就是Raspberry Pi電腦板望侈，中文譯名"樹(shù)莓派"印蔬。這一基金會(huì)以提升學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的教育，讓計(jì)算機(jī)變得有趣為宗旨脱衙〗拟基金會(huì)期望這 一款電腦無(wú)論是在發(fā)展中國(guó)家還是在發(fā)達(dá)國(guó)家，會(huì)有更多的其它應(yīng)用不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)捐韩，并應(yīng)用到更多領(lǐng)域退唠。在2006年樹(shù)莓派早期概念是基于Atmel的 ATmega644單片機(jī)，首批上市的10000“臺(tái)”樹(shù)莓派的“板子”荤胁，由中國(guó)臺(tái)灣和大陸廠家制造瞧预。

它是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD/MicroSD卡為內(nèi)存硬盤仅政，卡片主板周圍有1/2/4個(gè)USB接口和一個(gè)10/100 以太網(wǎng)接口（A型沒(méi)有網(wǎng)口）垢油，可連接鍵盤、鼠標(biāo)和網(wǎng)線圆丹，同時(shí)擁有視頻模擬信號(hào)的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口滩愁，以上部件全部整合在一張僅比信用卡稍大的主板上，具備所有PC的基本功能只需接通電視機(jī)和鍵盤运褪，就能執(zhí)行如電子表格惊楼、文字處理玖瘸、玩游戲、播放高清視頻等諸多功能。 Raspberry Pi B款只提供電腦板岛抄，無(wú)內(nèi)存挨队、電源、鍵盤蔑匣、機(jī)箱或連線劣欢。

樹(shù)莓派的生產(chǎn)是通過(guò)有生產(chǎn)許可的三家公司Element 14/Premier Farnell棕诵、RS Components及Egoman。這三家公司都在網(wǎng)上出售樹(shù)莓派≡浣現(xiàn)在校套，你可以在諸如京東、淘寶等國(guó)內(nèi)網(wǎng)站購(gòu)買到你所想要的樹(shù)莓派牧抵。

樹(shù)莓派基金會(huì)提供了基于ARM的Debian和Arch Linux的發(fā)行版供大眾下載笛匙。還計(jì)劃提供支持Python作為主要編程語(yǔ)言，支持Java犀变、BBC BASIC (通過(guò) RISC OS 映像或者Linux的"Brandy Basic"克隆)妹孙、C 和Perl等編程語(yǔ)言.

樹(shù)莓派早期有A和B兩個(gè)型號(hào)，主要區(qū)別：A型：1個(gè)USB获枝、無(wú)有線網(wǎng)絡(luò)接口蠢正、功率2.5W,500mA、256MB RAM省店；B型：2個(gè)USB嚣崭、支持有線網(wǎng)絡(luò)、功率3.5W懦傍，700mA有鹿、512MB RAM。

2014年7月和11月樹(shù)莓派分別推出B+和A+兩個(gè)型號(hào) 谎脯，主要區(qū)別：Model A沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口葱跋，將4個(gè)USB端口縮小到1個(gè)。另外源梭，相對(duì)于Model B來(lái)講娱俺，Model A內(nèi)存容量有所縮小，并具備了更小的尺寸設(shè)計(jì)废麻。Model A可以說(shuō)是Model B廉價(jià)版本荠卷。雖說(shuō)是廉價(jià)版本，但新型號(hào)Model A也支持同Model B一樣的MicroSD卡讀卡器烛愧、40-pin的GPI連接端口油宜、博通BCM2385 ARM11處理器、256MB的內(nèi)存和HDMI輸出端口怜姿。[樹(shù)莓派model B+ 和A+兩個(gè)型號(hào) 慎冤，主要區(qū)別：Model A沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口，將4個(gè)USB端口縮小到1個(gè)沧卢。另外蚁堤，相對(duì)于Model B來(lái)講，Model A內(nèi)存容量有所縮小但狭，并具備了更小的尺寸設(shè)計(jì)披诗。Model A可以說(shuō)是Model B廉價(jià)版本撬即。雖說(shuō)是廉價(jià)版本，但新型號(hào)Model A也支持同Model B一樣的MicroSD卡讀卡器呈队、40-pin的GPI連接端口剥槐、博通BCM2385 ARM11處理器、256MB的內(nèi)存和HDMI輸出端口宪摧。
從配置上來(lái)說(shuō)才沧，model B+使用了和model B相同的BCM2835芯片和512MB內(nèi)存，但和前代產(chǎn)品相比較绍刮，B+版本的功耗更低温圆，接口也更豐富。model B+將通用輸入輸出引腳增加到了40個(gè)孩革，USB接口也從B版本的2個(gè)增加到了4個(gè)岁歉，除此之外，model B+的功耗降低了約0.5W到1W膝蜈，舊款的SD卡插槽被換成了更美觀的推入式microSD卡槽锅移，音頻部分則采用了低噪供電。從外形上來(lái)看饱搏，USB接口被移到了主板的一邊非剃，復(fù)合視頻移到了3.5mm音頻口的位置，此外還增加了四個(gè)獨(dú)立的安裝孔推沸。

就像其他任何一臺(tái)運(yùn)行Linux 系統(tǒng)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)或者便攜式計(jì)算機(jī)那樣备绽，利用Raspberry Pi 可以做很多事情。當(dāng)然鬓催，也難免有一點(diǎn)點(diǎn)不同肺素。普通的計(jì)算機(jī)主板都是依靠硬盤來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但是Raspberry Pi 來(lái)說(shuō)使用SD 卡作為“硬盤”宇驾，你也可以外接USB 硬盤倍靡。利用Raspberry Pi 可以編輯Office 文檔、瀏覽網(wǎng)頁(yè)课舍、玩游戲—即使玩需要強(qiáng)大的圖形加速器支持的游戲也沒(méi)有問(wèn)題塌西。

Raspberry Pi 的低價(jià)意味著其用途更加廣泛，將其打造成卓越的多媒體中心也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇筝尾。利用Raspberry Pi 可以播放視頻捡需，甚至可以通過(guò)電視機(jī)的USB 接口供電。

基于樹(shù)莓派的智能家居以其方便編程忿等、容易改造栖忠、能發(fā)揮創(chuàng)造力、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)扮演著及其重要的角色贸街。

2庵寞、 項(xiàng)目?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目完全基于樹(shù)莓派，Raspberry Pi 3 的硬件接口通過(guò)開(kāi)發(fā)板上的 40 排針 J8 公開(kāi)薛匪。功能包括：

2.1 超聲波測(cè)距捐川，檢測(cè)是否有人

2.1.1 硬件準(zhǔn)備

HC-SR04超聲波模塊

2.1.2 管腳介紹

VCC,超聲波模塊電源腳，接5V電源即可
Trig逸尖，超聲波發(fā)送腳古沥，高電平時(shí)發(fā)送出40KHZ出超聲波
Echo，超聲波接收檢測(cè)腳娇跟，當(dāng)接收到返回的超聲波時(shí)岩齿，輸出高電平
GND，超聲波模塊GND

2.1.3 接線

• 樹(shù)莓派第2只腳為5V苞俘，給超聲波模塊供電盹沈，接VCC
• 樹(shù)莓派第39只腳為GND，與超聲波模塊共地接GND
• 樹(shù)莓派第1吃谣、3只腳分別為GPIO2和GPIO3乞封，分別作發(fā)送和接收用，分別與Trig和Echo相連接岗憋。

2.1.4 控制代碼（Python2）

1.  #! /usr/bin/python
2.  # -*- coding:utf-8 -*-
3.  import RPi.GPIO as GPIO
4.  import time
5.  def checkdist():
6.          #發(fā)出觸發(fā)信號(hào)
7.          GPIO.output(2,GPIO.HIGH)
8.          #保持15us的超聲波發(fā)射肃晚，避免能量太低無(wú)法返回
9.          time.sleep(0.000015)
10.         #然后置位2號(hào)管腳低電平，即停止發(fā)射超聲波
11.         GPIO.output(2,GPIO.LOW)
12.         while not GPIO.input(3):
13.                pass
14.         #發(fā)現(xiàn)高電平時(shí)開(kāi)時(shí)計(jì)時(shí)
15.         t1 = time.time()
16.         #如果有檢測(cè)到反射返回的超聲波仔戈，那么就持續(xù)計(jì)時(shí)关串，否則就跳出循環(huán)，計(jì)時(shí)結(jié)束
17.         while GPIO.input(3):
18.                 pass
19.         #高電平結(jié)束停止計(jì)時(shí)
20.         t2 = time.time()
21.         #返回距離监徘，單位為米
22.         return (t2-t1)*340/2
23. GPIO.setmode(GPIO.BCM)
24. #第3號(hào)針悍缠，GPIO2
25. GPIO.setup(2,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
26. #第5號(hào)針，GPIO3
27. GPIO.setup(3,GPIO.IN)
28. time.sleep(2)
29. try:
30.         while True:
31.                 print 'Distance: %0.2f m' %checkdist()
32.                 time.sleep(0.5)
33. except KeyboardInterrupt:
34.         GPIO.cleanup()

2.1.5 效果展示

在實(shí)際應(yīng)用中耐量，我們通過(guò)將超聲波模塊固定于房門口頂部的墻壁上飞蚓，因?yàn)轫敳康降撞康木嚯x一定，所以當(dāng)有人來(lái)的時(shí)候就會(huì)阻礙超聲波的傳輸廊蜒，從而使得測(cè)得的距離產(chǎn)生極大的變化趴拧。通過(guò)下面建立的控制模型進(jìn)行開(kāi)關(guān)門的執(zhí)行動(dòng)作。

2.2 樹(shù)莓派溫度控制

如果樹(shù)莓派運(yùn)行負(fù)載較高山叮，那么CPU可能會(huì)存在過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)著榴，為了延長(zhǎng)設(shè)備壽命，我們需要對(duì)樹(shù)莓派的CPU及其周邊設(shè)備進(jìn)行溫度控制屁倔，方法是通過(guò)風(fēng)控脑又。即通過(guò)檢測(cè)樹(shù)莓派的溫度，然后經(jīng)由PID算法調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇電機(jī)的輸出功率來(lái)調(diào)節(jié)CPU的溫度至一個(gè)較“健康的”范圍。

2.2.1 硬件準(zhǔn)備

RK-380PH-4733高速微型直流電機(jī)问麸，L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板模塊往衷、18650 4800mA鋰電池

2.2.2 布線分析

• 電源部分：
  12v power ： 接 7~ 12 v 直流電源，4 節(jié)干電池組就可以严卖。接 5v （如樹(shù)莓派 GPIO口 輸出的5v）不知道能不能帶動(dòng)席舍。
  Power GND : 接直流電源地，和樹(shù)莓派的 GPIO 地哮笆。
  5v power: 這個(gè) 5v 是輸出的来颤，給樹(shù)莓派供電用的。不推薦使用稠肘，因?yàn)闃?shù)莓派和 L298n 最好分開(kāi)供電福铅。分開(kāi)供電的話這個(gè)腳懸空就行了！

• 輸入部分
  A Enable : 接 GPIO 口 项阴。 電機(jī) A 使能和 PWM 調(diào)速滑黔。
  Logic Input : 接 4 個(gè) GPIO 口。 上面兩個(gè)腳 Input1 鲁冯、Input2 (靠近 A Enable )控制電機(jī) A ; 下面兩個(gè)腳 Input## 3拷沸、Input4 （靠近 B Enable）控制電機(jī) B。
  B Enable : 接 GPIO口薯演。 電機(jī) B 使能和 PWM 調(diào)速撞芍。

• 輸出部分：
  Output A : 接電機(jī) A 。
  Output B : 接電機(jī) B 跨扮。

把 L289N 的直流電源接好序无，然后把樹(shù)莓派的 GND 與 L298N 的 GND 連在一起，因?yàn)楣驳睾?L298N 才能識(shí)別樹(shù)莓派發(fā)送的 IN## 1衡创、IN2 到底是高電平還是低電平帝嗡。 樹(shù)莓派的 ## 2、## 3璃氢、4 腳分別連到 A Enable哟玷、IN1 、IN2 一也。由控制表可知給 2 腳高電平巢寡，3 腳高電平，4 腳低電平椰苟，電機(jī)就會(huì)正轉(zhuǎn)抑月。通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇，用PWM來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)速舆蝴，改善樹(shù)莓派的CPU溫度谦絮，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度的定性調(diào)節(jié)题诵。

2.2.3 控制代碼

控制代碼分三種，一種改變Kp层皱，在確定Kp的最佳參數(shù)為0.192左右之后性锭，調(diào)至0.83倍，令Kp=0.16奶甘，然后調(diào)節(jié)Ki從0.01-0.2改變篷店，最后調(diào)節(jié)至0.05附近最佳祭椰，最后確定Kd臭家，

####    Just_Changed_Kp.py   ####
1.    #coding: UTF-8
2.  import RPi.GPIO as GPIO
3.  import time
4.  import sys
5.  
6.  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
7.  GPIO.setup(2,GPIO.OUT)
8.  GPIO.setup(3,GPIO.OUT)
9.  GPIO.setup(4,GPIO.OUT)
10. pwm=GPIO.PWM(2,80)
11. pwm.start(20)
12. GPIO.output(3,True)
13. GPIO.output(4,False)
14. file=open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
15. Real_T=float(file.read())/1000
16. file.close()
17. Ideal_T=float(sys.argv[2])
18. Delta=[0.6]
19. Kp=float(sys.argv[1])
20. Ti=100000
21. Td=0
22. Output_PWM=5
23. # times=0
24. def All_of_List(a):
25.     s=0
26.     for i in range(len(a)):
27.         s=s+a[i]
28.     return s
29. 
30. def Real_Temp():
31.     file=open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
32.     global Real_T
33.     Real_T=float(file.read())/1000
34.     file.close()
35. 
36. def Init(): 
37.     Real_Temp()
38.     # global Ideal_T
39.     # Ideal_T=33
40.     global Delta
41.     Delta=[0.5]
42.     global Output_PWM
43.     Output_PWM=5
44. 
45. def update_Output(Time_Gap,Kp):
46.     global Ideal_T
47.     global Delta
48.     global Ti
49.     global Td
50.     global Output_PWM
51.     global Real_T
52.     P=Kp
53.     I=Time_Gap/Ti
54.     D=Td/Time_Gap
55.     Increase=0
56.     Real_Temp()
57.     Delta.append(Real_T-Ideal_T)
58.     # if Delta[-1]>-0.5 and Delta[-1]<0.5:
59.     Increase=P*(Delta[-1] + I * All_of_List(Delta) + D * (Delta[-1]-Delta[-2]))
60.     Output_PWM=Output_PWM+Increase
61.     if Output_PWM>100:
62.         Output_PWM=100
63.     elif Output_PWM<10:
64.         Output_PWM=10
65. 
66. Usage_time=[]
67. # times=0
68. 
69. def Find_Kp(Kp):
70.     times=0
71.     while True:
72.         times=times+1
73.         # if(times>100):
74.         # times=0
75.         # Init()
76.         Time_Gap=1
77.         time.sleep(Time_Gap)
78.         if Delta[-1]<0.4 and Delta[-1]>-0.4 and times>100:
79.             Usage_time.append(times)
80.             print times
81.             break
82.         update_Output(Time_Gap,Kp)
83.         global Output_PWM
84.         pwm.ChangeDutyCycle(Output_PWM)
85.         print "%d:Temp %0.3f,Speed %0.3f"%(times,Real_T,Output_PWM)
86.     pwm.ChangeDutyCycle(10)
87. # delay=0
88. 
89.     # pwm.ChangeDutyCycle(0)
90. #TryTime=10
91. #while TryTime>0:
92. #    Real_Temp()
93.  #   while Real_T<32:
94.   #      pass
95.     # time.sleep(1)
96. #for i in range(2,6):
97. #   Kp=float(i/10)
98. print "Now the Kp:%f0.3"%Kp
99.  #   Init()
100.    #   while True:
101.    #   Real_Temp()
102.    #   while Real_T<32:
103.    #       pass
104.    
105.    Find_Kp(Kp)
106.        #break
107.    print "\n"
108.      #  Kp=1.2*Kp
109.      #  TryTime=TryTime-1

####    Just_Changed_Ki.py   ####
1.   #coding: UTF-8
2.  import RPi.GPIO as GPIO
3.  import time
4.  import sys
5.  
6.  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
7.  GPIO.setup(2,GPIO.OUT)
8.  GPIO.setup(3,GPIO.OUT)
9.  GPIO.setup(4,GPIO.OUT)
10. pwm=GPIO.PWM(2,80)
11. pwm.start(20)
12. GPIO.output(3,True)
13. GPIO.output(4,False)
14. file=open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
15. Real_T=float(file.read())/1000
16. file.close()
17. Ideal_T=float(sys.argv[2])
18. Delta=[0.6]
19. Kp=0.16
20. Ti=float(sys.argv[1])
21. Td=0
22. Output_PWM=5
23. # times=0
24. def All_of_List(a):
25.     s=0
26.     for i in range(len(a)):
27.         s=s+a[i]
28.     return s
29. 
30. def Real_Temp():
31.     file=open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
32.     global Real_T
33.     Real_T=float(file.read())/1000
34.     file.close()
35. 
36. def Init(): 
37.     Real_Temp()
38.     # global Ideal_T
39.     # Ideal_T=33
40.     global Delta
41.     Delta=[0.5]
42.     global Output_PWM
43.     Output_PWM=5
44. 
45. def update_Output(Time_Gap,Kp):
46.     global Ideal_T
47.     global Delta
48.     global Ti
49.     global Td
50.     global Output_PWM
51.     global Real_T
52.     P=Kp
53.     I=Time_Gap/Ti
54.     D=Td/Time_Gap
55.     Increase=0
56.     Real_Temp()
57.     Delta.append(Real_T-Ideal_T)
58.     # if Delta[-1]>-0.5 and Delta[-1]<0.5:
59.     Increase=P*(Delta[-1] + I * All_of_List(Delta) + D * (Delta[-1]-Delta[-2]))
60.     Output_PWM=Output_PWM+Increase
61.     if Output_PWM>100:
62.         Output_PWM=100
63.     elif Output_PWM<10:
64.         Output_PWM=10
65. 
66. Usage_time=[]
67. # times=0
68. 
69. def Find_Ki(Kp):
70.     times=0
71.     while True:
72.         times=times+1
73.         # if(times>100):
74.         # times=0
75.         # Init()
76.         Time_Gap=1
77.         time.sleep(Time_Gap)
78.         if Delta[-1]<0.4 and Delta[-1]>-0.4 and times>150:
79.             Usage_time.append(times)
80.             print times
81.             break
82.         update_Output(Time_Gap,Kp)
83.         global Output_PWM
84.         pwm.ChangeDutyCycle(Output_PWM)
85.         print "%d:Temp %0.3f,Speed %0.3f"%(times,Real_T,Output_PWM)
86.     pwm.ChangeDutyCycle(10)
87. # delay=0
88. 
89.     # pwm.ChangeDutyCycle(0)
90. #TryTime=10
91. #while TryTime>0:
92. #    Real_Temp()
93.  #   while Real_T<32:
94.   #      pass
95.     # time.sleep(1)
96. #for i in range(2,6):
97. #   Kp=float(i/10)
98. print "Now the Ki:%0.3f"%(1/Ti)
99.  #   Init()
100.    #   while True:
101.    #   Real_Temp()
102.    #   while Real_T<32:
103.    #       pass
104.    
105.    Find_Ki(Kp)
106.        #break
107.    print "\n"
108.      #  Kp=1.2*Kp
109.      #  TryTime=TryTime-1

####    Just_Changed_Kd.py   ####
1.  #coding: UTF-8
2.  import RPi.GPIO as GPIO
3.  import time
4.  import sys

5.  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
6.  GPIO.setup(2,GPIO.OUT)
7.  GPIO.setup(3,GPIO.OUT)
8.  GPIO.setup(4,GPIO.OUT)
9.  pwm=GPIO.PWM(2,80)
10. pwm.start(20)
11. GPIO.output(3,True)
12. GPIO.output(4,False)
13. file=open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
14. Real_T=float(file.read())/1000
15. file.close()
16. Ideal_T=float(sys.argv[2])
17. Delta=[0.6]
18. Kp=0.16
19. Ti=0.05
20. Td=float(sys.argv[1])
21. Output_PWM=5
22. # times=0
23. def All_of_List(a):
24. s=0
25. for i in range(len(a)):
26. s=s+a[i]
27. return s

28. def Real_Temp():
29. file=open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp")
30. global Real_T
31. Real_T=float(file.read())/1000
32. file.close()

33. def Init():
34. Real_Temp()
35. # global Ideal_T
36. # Ideal_T=33
37. global Delta
38. Delta=[0.5]
39. global Output_PWM
40. Output_PWM=5

41. def update_Output(Time_Gap,Kp):
42. global Ideal_T
43. global Delta
44. global Ti
45. global Td
46. global Output_PWM
47. global Real_T
48. P=Kp
49. I=Time_Gap/Ti
50. D=Td/Time_Gap
51. Increase=0
52. Real_Temp()
53. Delta.append(Real_T-Ideal_T)
54. # if Delta[-1]>-0.5 and Delta[-1]<0.5:
55. Increase=P*(Delta[-1] + I * All_of_List(Delta) + D * (Delta[-1]-Delta[-2]))
56. Output_PWM=Output_PWM+Increase
57. if Output_PWM>100:
58. Output_PWM=100
59. elif Output_PWM<10:
60. Output_PWM=10

61. Usage_time=[]
62. # times=0

63. def Find_Kp(Kp):
64. times=0
65. while True:
66. times=times+1
67. # if(times>100):
68. # times=0
69. # Init()
70. Time_Gap=1
71. time.sleep(Time_Gap)
72. if Delta[-1]<0.4 and Delta[-1]>-0.4 and times>150:
73. Usage_time.append(times)
74. print times
75. break
76. update_Output(Time_Gap,Kp)
77. global Output_PWM
78. pwm.ChangeDutyCycle(Output_PWM)
79. print "%d:Temp %0.3f,Speed %0.3f"%(times,Real_T,Output_PWM)
80. pwm.ChangeDutyCycle(10)
81. # delay=0

82. # pwm.ChangeDutyCycle(0)
83. #TryTime=10
84. #while TryTime>0:
85. #    Real_Temp()
86. #   while Real_T<32:
87. #      pass
88. # time.sleep(1)
89. #for i in range(2,6):
90. #   Kp=float(i/10)
91. print "Now the Ki:%0.3f"%(1/Ti)
92. #   Init()
93. #   while True:
94. #   Real_Temp()
95. #   while Real_T<32:
96. #       pass

97. Find_Kp(Kp)
98. #break
99. print "\n"
100.    #  Kp=1.2*Kp
101.    #  TryTime=TryTime-1

2.2.4 獲取的數(shù)據(jù)和圖像及數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)見(jiàn)附件，log可以直接查看方淤，mat后綴文件為Matlab變量空間形式钉赁。下面是圖片附圖：

第一組：改變Kp

第二組：改變Ki

上圖為后來(lái)補(bǔ)測(cè)的，電池電壓較低携茂，數(shù)據(jù)不是很準(zhǔn)確你踩，應(yīng)該丟棄！

第三組：改變Kd

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用18650鋰電池會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸降低電壓讳苦。所以后面的數(shù)據(jù)相對(duì)前面沒(méi)那么準(zhǔn)確带膜。因?yàn)殡姍C(jī)同樣的占空比下輸出的功率是不一樣的。不過(guò)我們可以大致看出一個(gè)趨勢(shì)鸳谜，因?yàn)橄嗤囊唤M數(shù)據(jù)膝藕，基本上都是在差不多同一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)測(cè)試的。

首先我們分析Kp也就是比例系數(shù)咐扭。從上面的數(shù)據(jù)我們可以看到芭挽，其接近平穩(wěn)的程度是隨著從0.15到0.6的過(guò)程中先上后下的。最終穩(wěn)定下的風(fēng)速占空比應(yīng)該是30%到40%之間蝗肪。所以我們可以很清晰的看到Kp在0.2左右的時(shí)候有比較好的效果袜爪，而且其最大超調(diào)量變比較小。

而對(duì)于積分系數(shù)Ki由于其電量不是非常足薛闪。所以稍有波動(dòng)辛馆。但是也大概看出在0.05左右有對(duì)靜差調(diào)節(jié)的最好效果。

而對(duì)于微分系數(shù)Kd的調(diào)節(jié)豁延，由于是第二天進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)昙篙，環(huán)境溫度變化較大，并且電池經(jīng)過(guò)一晚的充電术浪，相同占空比的輸出功率產(chǎn)生了變化瓢对。所以僅參考趨勢(shì)，不對(duì)具體的數(shù)據(jù)做過(guò)多要求胰苏，另外由于樹(shù)莓派CPU的溫度變化稍有延遲硕蛹，所以沒(méi)法精確地讀出細(xì)微的溫度變化趨勢(shì)。不過(guò)仍然可以看到，在Kd=0.2附近法焰，即將形成第三個(gè)波峰秧荆，說(shuō)明其穩(wěn)定速度是所有的參數(shù)中最快的。所以我們簡(jiǎn)單取Kd=0.2埃仪。
最后的結(jié)果是：Kp=0.192乙濒，Ki=0.05，Kd=0.2卵蛉。圖像本來(lái)應(yīng)該最后的輸出風(fēng)速趨于穩(wěn)定的颁股，但是因?yàn)殡姵仉娏坑邢蓿绻鹊阶詈筝敵龇€(wěn)定傻丝，進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)太多甘有，所以請(qǐng)老師見(jiàn)諒了。

3葡缰、 技術(shù)難點(diǎn)（PID控制過(guò)程）

3.1 目的：

樹(shù)莓派工作過(guò)程中溫度會(huì)升高亏掀，為了保持正常的工作溫度：如34℃，需要根據(jù)溫度調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速加強(qiáng)或減弱散熱作用以保證恒定的溫度泛释。

3.2原理：

在過(guò)程控制中滤愕，按偏差的比例（P）愧驱、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID控制器（亦稱PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器爵憎。它具有原理簡(jiǎn)單走诞，易于實(shí)現(xiàn)兼吓，適用面廣花颗，控制參數(shù)相互獨(dú)立笛质，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)汽纤；而且在理論上可以證明瑞筐，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象──“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對(duì)象胰丁，PID控制器是一種最優(yōu)控制随橘。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便锦庸，結(jié)構(gòu)改變靈活（PI机蔗、PD、…）甘萧。PID是比例萝嘁、積分、微分的縮寫(xiě)扬卷，將偏差的比例（P）牙言、積分（I）和微分（D）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，用這一控制量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制怪得，這樣的控制器稱PID控制器咱枉。

通過(guò)PID算法進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)卑硫，輸入當(dāng)前溫度，通過(guò)PID算法得出所需轉(zhuǎn)速蚕断，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控欢伏，確保溫度恒定在一定值。
PID控制器的控制規(guī)律為:

比例環(huán)節(jié)的作用是對(duì)偏差瞬間做出快速反應(yīng)亿乳。偏差一旦產(chǎn)生硝拧，控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化葛假≌咸眨控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)KP， KP越大桐款，控制越強(qiáng)咸这，但過(guò)大的KP會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩夷恍，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性魔眨。

積分環(huán)節(jié)的作用是把偏差的積累作為輸出。在控制過(guò)程中酿雪，只要有偏差存在遏暴，積分環(huán)節(jié)的輸出就會(huì)不斷增大。直到偏差e（t）=0指黎，輸出的u（t）才可能維持在某一常量朋凉，使系統(tǒng)在給定值r（t）不變的條件下趨于穩(wěn)態(tài)。積分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用雖然會(huì)消除靜態(tài)誤差醋安，但也會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度杂彭，增加系統(tǒng)的超調(diào)量。積分常數(shù)T I 越大吓揪，積分的積累作用越弱亲怠。增大積分常數(shù)T I 會(huì)減慢靜態(tài)誤差的消除過(guò)程，但可以減少超調(diào)量柠辞，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性团秽。所以，必須根據(jù)實(shí)際控制的具體要求來(lái)確定TI 叭首。

微分環(huán)節(jié)的作用是阻止偏差的變化习勤。它是根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)（變化速度）進(jìn)行控制。偏差變化得越快焙格，微分控制器的輸出越大图毕，并能在偏差值變大之前進(jìn)行修正。微分作用的引入眷唉，將有助于減小超調(diào)量予颤，克服震蕩损肛，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。但微分的作用對(duì)輸入信號(hào)的噪聲很敏感荣瑟，對(duì)那些噪聲大的系統(tǒng)一般不用微分治拿，或在微分起作用之前先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波。適當(dāng)?shù)剡x擇微分常數(shù)TD 笆焰，可以使微分的作用達(dá)到最優(yōu)劫谅。

由于計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)進(jìn)入了控制領(lǐng)域嚷掠。人們將模擬PID 控制規(guī)律引入到計(jì)算機(jī)中來(lái)捏检。由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣許可的偏差計(jì)算控制量不皆，而不能象模擬控制那樣連續(xù)輸出控制量贯城，進(jìn)行連續(xù)控制。由于這一特點(diǎn)霹娄，公式中的積分和微分項(xiàng)不能直接使用能犯，必須進(jìn)行離散化處理。離散化處理的方法為：以T 作為采樣周期犬耻，k 作為采樣序號(hào)踩晶，則離散采樣時(shí)間kT 對(duì)應(yīng)著連續(xù)時(shí)間 t，用求和的形式代替積分枕磁，用增量的形式代替微分渡蜻，可將其寫(xiě)成如下形式：

如果采樣周期取得足夠小，則以上近似計(jì)算可獲得足夠精確的結(jié)果计济，離散控制過(guò)程與連續(xù)控制過(guò)程十分接近茸苇。三個(gè)參數(shù)要綜合考慮，一般先將K I, KD設(shè)為0沦寂，調(diào)好KP,達(dá)到基本的響應(yīng)速度和誤差学密，再加上K I,,使誤差為0，這時(shí)再加入KD,三個(gè)參數(shù)要反復(fù)調(diào)試凑队，最終達(dá)到較好的結(jié)果。

在實(shí)際的應(yīng)用中漩氨，更多的是通過(guò)湊試法來(lái)確定PID的參數(shù)西壮。增大比例系數(shù)KP,一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差叫惊，但是過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)款青，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞霍狰。增大積分時(shí)間K I,有利于減小超調(diào)抡草，減小振蕩饰及，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，但是系統(tǒng)靜差消除時(shí)間變長(zhǎng)康震。增大微分時(shí)間KD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度燎含，使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加腿短，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱屏箍。

PID參數(shù)的設(shè)定可按如下確定：
參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查橘忱；先是比例后積分赴魁，最后再把微分加；曲線振蕩很頻繁钝诚，比例度盤要放大颖御；曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳凝颇；曲線偏離回復(fù)慢潘拱，積分時(shí)間往下降；曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)祈噪，積分時(shí)間再加長(zhǎng)泽铛；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)辑鲤；動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)杠茬；理想曲線兩個(gè)波月褥，前高后低；一看二調(diào)多分析瓢喉，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低宁赤。
具體該溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)確定方法如下：

• ⑴ 讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù)S0=0,實(shí)際微分系數(shù)k=0,控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行,由小到大改變比例系數(shù)S1,讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化,觀察控制過(guò)程,直到獲得滿意的控制過(guò)程為止。
• ⑵ 取比例系數(shù)S1為當(dāng)前的值乘以0.83,由小到大增加積分系數(shù)S0,同樣讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化,直至求得滿意的控制過(guò)程栓票。
• (3) 積分系數(shù)S0保持不變,改變比例系數(shù)S1,觀察控制過(guò)程有無(wú)改善,如有改善則繼續(xù)調(diào)整,直到滿意為止决左。否則,將原比例系數(shù)S1增大一些,再調(diào)整積分系數(shù)S0,力求改善控制過(guò)程。如此反復(fù)試湊,直到找到滿意的比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0為止走贪。
• ⑷ 引入適當(dāng)?shù)膶?shí)際微分系數(shù)k和實(shí)際微分時(shí)間TD,此時(shí)可適當(dāng)增大比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0佛猛。和前述步驟相同,微分時(shí)間的整定也需反復(fù)調(diào)整,直到控制過(guò)程滿意為止

注意：仿真系統(tǒng)所采用的PID調(diào)節(jié)器與傳統(tǒng)的工業(yè) PID調(diào)節(jié)器有所不同,各個(gè)參數(shù)之間相互隔離,互不影響,因而用其觀察調(diào)節(jié)規(guī)律十分方便。

PID參數(shù)是根據(jù)控制對(duì)象的慣量來(lái)確定的坠狡。大慣量如：大烘房的溫度控制,一般P可在10以上,I=3-10,D=1左右继找。小慣量如：一個(gè)小電機(jī)帶 一水泵進(jìn)行壓力閉環(huán)控制,一般只用PI控制。P=1-10,I=0.1-1,D=0,這些要在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)進(jìn)行修正的逃沿。 本控制對(duì)象屬于小慣量婴渡，故選擇時(shí)根據(jù)小慣量的參數(shù)選擇開(kāi)始選擇調(diào)試幻锁。