基于MSP430單片機(jī)的PID參數(shù)整定義
本文研制的便攜式PID參數(shù)整定儀主要具備如下功能:
(1)模擬信號(hào)輸入。能夠采樣接入標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA電流信號(hào),方便信號(hào)的處理。今后在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行擴(kuò)展,從而使其能夠接收更多的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
(2)模型辨識(shí)部分。設(shè)系統(tǒng)模型為二階加滯后模型,采用基于頻域的模型便是算法辨識(shí)出系統(tǒng)模型。
(3)PID參數(shù)的計(jì)算。根據(jù)辨識(shí)的模型,運(yùn)用幅值相位裕度法與RGA失調(diào)因子法完成。
對(duì)PID控制器的自整定算法;其中幅值相位裕度法整定公式為:
其中T為時(shí)間常數(shù),Am為幅值裕度,φm為相位裕度。通常情況下一般取Am≥2,φm=30~60°。
RGA失調(diào)因子法整定公式為:
(4)人機(jī)交互接口。能通過鍵盤進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置、修改,并且能夠?qū)?shí)時(shí)信息以及整定的結(jié)果等通過LCD顯示。
這些功能組合構(gòu)成了便攜式的PID參數(shù)自整定器。
3 PID參數(shù)整定儀的硬件電路設(shè)計(jì)
多變量便攜式PID參數(shù)整定儀由于其可以隨身攜帶,所以我們采用3.3V電池對(duì)其供電。這就要求裝置盡量保持低功耗以延長電池壽命,MSP430單片機(jī)正是由于其低功耗而被廣泛采用,因此選擇MSP430F169作為PID參數(shù)整定儀的控制器。
MSP430F169具體特性如下:
(1)低工作電壓范圍:1.8~3.6V;
(2)超低功耗,五種省電模式;
(3)從待機(jī)模式喚醒6μs;
(4)3通道DMA,12-Bit A/D轉(zhuǎn)換器,雙12-Bit D/A同步轉(zhuǎn)換器;
(5)串行通訊接口(USART0),功能如異步UART或同步SPI或I2C;
(6)串行通訊接口(USART1),功能如異步UART或同步SPI;
(7)具有可編程電平檢測(cè)的供電電壓管理器/監(jiān)控器;
(8)串行在線編程,無需外部編程電壓,可編程的安全熔絲代碼保護(hù);
(9)MSP430F169.60KB+256B Flash Memory,2KBRAM;
本整定儀適用于任何過程而不用管其暫態(tài)類型。根據(jù)PID參數(shù)整定原理和功能,系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所示,圖3給出了4~20mA電流輸入的AD調(diào)理電路圖。
評(píng)論