(失败)实验3:ardunio 最简单的PID实验

        PID是控制领域的最常见方法,入门必备。在看了关于PID的相关教程后,想在ardunio上实践一下,鉴于手头的元器件不多,而且掌握的知识也不多,因此我开始想怎么才能做一个最简单的PID实验。在第一节实验中学习了最简单的PWM操作,那这次就做一个跟PWM相关的吧。

       实验大体思路:PWM占空比控制输出电压。固定占空比的PWM波通过一阶的RC电路滤波后,输出电压波形会从方波转化为接近直线的恒压波形。其中电压的大小与占空比成相近的线性关系。那么下面给出PID的方框图,来分析一下这个实验中的输入、偏差、输出、被控量都是什么。

PID控制器方框图

      PID属于闭环控制,闭环控制区别于开环控制的最显著的区别就是反馈的引入,那我们就从反馈入手,在这个实验里反馈就是电路最终输出的电压值,也就是我们想要控制的那个值。与之相对应我们想要得到的电压的那个值(设定值),就是PID的输入了,输入与反馈的差是偏差值,偏差值经过PID控制器计算后得到一个输出值,我们需要通过这个输出值来控制电路来产生我们需要的电压,这个电路里唯一可以控制的就是PWM的占空比,而且占空比与电压大致呈线性关系,因此PID控制器的输出就是占空比了。 

    下一步我们需要搭建电路了,在搭建电路之前我们需要一些简单的电路分析,ardunio的针脚的PWM输出的电压0V-5V,那么作为反馈引入计算时,需要用ardunio测量输出电压,ardunio有15个模拟量输入口,默认可以测量0-5V电压,每个口的最大通过电流值是40mA。电压值这里可以不用担心了,因为输出最大才是5V,那么需要考虑电流值,5V/40mA=125Ω,那么当电路中存在125欧姆时,就不会烧ardunio了。下面我们在看RC滤波电路的设计,RC电路上是一个低通滤波器,根据电路知识可知道RC的频率一般取值是PWM频率的1/10,我们假设还采用实验2中2分频PWM波,那么pwm的频率是,16Mhz/256/2=31.25Khz,那么RC电路频率为3125hz,即f=1/(2π*RC)=3125.那么RC=0.00005093,如果我们电阻选择200Ω的话,C=0.0000002546f=0.2546μf,我手头上正好有0.1μf的104瓷片电容,那么我把电阻增加到500Ω,C=0.1018μf。这时我从淘宝上买到了一包500Ω的电阻,

编程之前简单构思一下:setup()中完成计时器的设置,com端口的设置。LOOP()中等待接收com口发来的电压值,如果电压值在正常范围内则交给PID进行运算,这时候将实际电压值通过com口输出到ide中。


经过实际验证。。。完全不可行,经过RC电路后电压依旧身份不稳定,即使不用PID控制,波峰与波谷电压依旧相差很大,而且跳跃的频率是大于PID控制的执行周期,因此并不可行,实验失败。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,482评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,377评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,762评论 0 342
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,273评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,289评论 5 373
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,046评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,351评论 3 400
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,988评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,476评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,948评论 2 324
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,064评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,712评论 4 323
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,261评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,264评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,486评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,511评论 2 354
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,802评论 2 345