闭环控制

这三天研究了一下PID闭环控制。想法的来源是上次找兼职被秒，所以觉得是得加强一下这方面的训练了。然后就想怎样能用尽可能的器件搭建出一个闭环系统来。后来想到一直在玩的LaunchPad，想用TA定时器产生的PWM来模拟DAC产生一个电压，经过RC滤波，然后再用ADC10采回去，根据测得的反馈电压，再去调节PWM的占空比，如果电压高于设定的值，减少占空比；如果电压低于设定值，提高占空比。这样一个闭环系统就搭建出来了。可以通过串口与电脑通信，用超级终端设定目标电压。话说滤波电路是振华做信号发生器时的实验板，偷了个懒。

程序的框架在回家前都完成了，后来由于别的事，就拖到了迷你假期结束。来后才开始调试，第一天把原来的程序运行了一下，结果出现莫名其妙的错误。试了不同的值还是不行。被折腾得精疲力竭，然后就偃旗息鼓了。后来又把谢大神的书拿来膜拜了，再深入研究一下PID算法。

第二天，调试才真正开始，因为我看到了自己的签名：想干的人永远在找方法，不想干的人永远在找理由。哥必须将其拿下。拿来示波器，从PWM波开始看，然后是滤波后的波形，才发现滤波出问题了，把方波滤成了三角波，怪不得AD采得的值是随机变化的。于是提高PWM波的频率，效果好多了，再增加滤波阶数，终于把纹波控制到20mV以内了。然后调ADC10，使它能正确测出实际电压。接下来突然发现串口不能正常工作了，原来还好好的呢。下午来后才猛然想起提高PWM频率的时候，改变SMCLK时钟频率了，于是串口问题也就顺利解决了。晚上开始调PID系数，按照书上说的，先调比例系数P，I和D为0，结果却总是在最大和最小之间徘徊。后来又调积分系数I，结果仍不对。后来干脆放弃人家和程序模板，根据自己的理解和实验数据表现出的规律，自己写，只用了一个比例调节OutPut=OutPut+P+I+D;就成功了。

第三天，昨天回去后想想，原来自己的方法不是不是比例算法，而是积分算法，因为我把比例环节的误差累加起来了，这原本是积分算法该干的事。于是今天把昨天那条山寨语句，换成正规的积分算法了。然后调节积分系数，发现只用积分就可以很快达到设定值，如果加上微分算法，速度反而更慢。因为微分是对有超调或者惯性的系统的。后来发现如果设定的值太大或太小，积分值会在有效范围之外徘徊很久才能进入有效范围。原来是积分限没有设置，后来又经过多次实验才确定了积分限。不过想起了大神的范例程序中积分限不是固定的，而是根据设定的目标值变化而变化。所以根据实验数据，计算出了本系统的积分上下限。果然逼近速度大大提高。下图 1就是最后使用超级终端的调试界面。设定电压的时候，输入值是设定值×100.

图 1 超级终端调试界面

P.S.：在我落寞的岁月里，只有科研解脱我的孤寂。