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教学用PID参数调节实验装置的研究的中期报告
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教学用PID参数调节实验装置的研究
中期报告
摘要
本文介绍了教学用PID参数调节实验装置的设计计划和进展情况。该实验装置基于STM32F103单片机设计，支持温度控制、电机控制等实验。同时，设计了可调整的PID参数，使得学生可以掌握PID控制的基本原理和参数调节方法。
关键词：PID控制，参数调节，STM32F103
1.背景
随着自动化技术的发展，PID控制已经成为了自动控制的基本技术之一。PID控制不仅应用广泛，而且理论易于理解，学生容易掌握。为了培养学生的自动化技术实践能力，必须加强对PID控制的教学。
2.设计目标
本文旨在设计一种教学用PID参数调节实验装置，以帮助学生更好地理解PID控制的原理和参数调节方法。
具体的设计目标如下：
1.支持温度控制、电机控制等实验。
2.基于STM32F103单片机，使用Keil或者IAR编译器。
3.一体化设计，包括温度传感器、电机驱动电路等电子元件。
4.PID参数可调节，学生可以调节PID参数，观察控制效果。
3.设计方案
基于以上设计目标，本文设计了如下的教学用PID参数调节实验装置方案。
3.1硬件设计
整个硬件包括以下几个部分。
1.STM32F103单片机：STM32F103是由飞思卡尔推出的32位内核的Cortex-M3系列微控制器，拥有高性能的运算能力和低功耗的特点。在本项目中，我们使用STM32F103作为控制单元。
2.按键和LED灯：此部分用于实现PID参数的调节和运行状态的指示。
3.电机驱动电路：外界的输出信号控制电机的转动，而整个转动控制的主要实现是建立在电机驱动电路之上。为了控制电机的旋转，我们使用L298N电机驱动模块来实现。
4.电机：用于实现整个实验的电机控制部分。
5.温度传感器：为控制器提供实时的温度反馈信息。
3.2软件设计
我们使用Keil或者IAR编译器，采用STA的标准库作为支持库，实现PID控制器的基本功能和参数调节功能。
具体来说，我们将软件分为以下几个功能模块：
1.PID控制器：包含PID控制的基本公式和控制器的参数，以实现对电机的控制。
2.温度传感器采样：实时对电机环境温度进行采样。
3.参数调节：实现PID参数的可调节功能，学生可以通过按键进行参数的调节。
4.数据显示：呈现在LCD显示屏上的电机控制器的相关信息。
4.进展情况
在本项目中，我们已经完成了全部的硬件设计和软件设计，并完成了整个系统的集成和测试。目前，我们已经初步完成了以下的功能：
1.支持温度控制、电机控制等实验。
2.基于STM32F103单片机开发，使用Keil或者IAR编译器。
3.一体化设计，包括温度传感器、电机驱动电路等电子元件。
4.PID参数可调节，学生可以调节PID参数，观察控制效果。
5.数据显示功能已经初步完成，可以在LCD显示屏上显示实验结果。
6.进行了PID参数调节实验，调节精度可以达到合理的水平。
下一步的工作是进一步完善软件，提高实验精度和可靠性。同时，我们还需要对整个系统进行完整的测试和调试。
5.结论
本文介绍了教学用PID参数调节实验装置的设计计划和进展情况。该装置可以用于教学实验室的自动化技术教学中，使学生更好地理解PID控制的原理和参数调节方法。
参考文献
[1]李真.PID控制原理与设计.西安:西安交通大学出版社,2005.
[2]徐凯.STM32单片机应用开发指南.北京:机械工业出版社,2012.
[3]陈淼.PID控制应用技术.北京:电子工业出版社,2008.