基于數字PID增量控制的恒溫晶體振蕩器
式(6)中,e(n-2)是第n-2次采樣偏差,通過控制量作差,消除了偏差累積效應,當知道采樣偏差e(n),e(n-1),e(n-2)的值時,便可以通過單片機進行數字PID增量控制運算得到下一時刻的控制增量,具體的軟件流程如圖4(b)所示。本文引用地址:http://www.j9360.com/article/170611.htm
4 PID控制參數kP,kI,kD的調節
在實際的應用中,控制器參數kP,kI,kD的調節需要根據具體的硬件系統進行設置,初始設置前可以參考相關文獻的調試準則進行設置,當輸出不振蕩時,可以增大比例參數kP且應減小積分時間常數TI或增大微分時間常數TD。基于MSP430單片機先進的JTAG在線仿真調試技術,通過IAR軟件查看程序運行過程中,偏差變量的變化情況,如圖5(a)所示,為控制參數分別為kP=5,kI=0,kD=0時某一時刻的偏差變量的值。
按照相關文獻報導的PID參數設置方法及硬件系統的實際特性,調節設置了控制參數分別為kP=0.85,kI=0.004,kD=0.002,經過調試后某一時刻的偏差變量值如圖5(b)所示,從IAR仿真軟件的變量查看表中,可以看到偏差變量的值趨于0,圖6為具體硬件實物圖和設置恒溫晶體工作在25℃時的溫度-時間(T-t)曲線圖。
5 結語
本論文設計了以MSP430F4618單片機為控制核心,采用熱敏電阻與INA330芯片對晶體溫度進行采集轉換,經數字PID增量算法輸出控制增量,通過DRV593芯片驅動控制TEC對晶體進行加熱或冷卻,同時LCD對晶體溫度進行顯示,經過軟件調試設置了數字PID的三個參數值分別為kP=0.85,kI=0.004,kD=0.002,使系統所采集到的溫度偏差值趨于0,實現了晶體工作在25℃的恒溫輸出,本系統的設計研究對提高控制系統的精確控制性能有著重要意義。
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