基于DSP的PID控制算法的实现.docx

《数字信号处理与DSP应用》
课程论文

题目：基于DSP的PID控制算法的实现

学号：2011080911
姓名：蔡志威
班级：6班
专业：电路与系统
课程老师：黄乡生

二零一二年二月二十日

摘要：按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器称为PID调节器，PID调节器是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。它构简单，参数易于调整，在长期的应用中已积累了丰富的经验。特别在工业过程中，由于控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数又经常发生变化，运用现代控制理论分析综合要耗费很大的代价进行模型辨识，但往往不能得到预期的效果，所以人们常采用数字PID调节器，并根据经验进行在线整定。这次课程设计将综合用数字信号处理DSP以及自动控制方面的知识，使用CCS集成开发环境进行代码的编译，仿真，才能完成了本次设计。

关键词：PID控制；DSP；仿真；CCS

Abstrat:Accordingtotheproportionofdeviation,integralanddifferentialcontrolstheregulatorcalledthePIDregulator,PIDregulatoriscontinuoussystemmaturetechnology,themostwidelyusedaregulator.Itssimplestructure,easytoadjusttheparameters,inthelong-termoftheapplicationhasaccumulatedawealthofexperience.Especiallyintheindustrialprocess,becausethecontrolledobjects,accuratemathematicalmodelishardtodevelop,theparametersofthesystemandoftenchanges,theuseofmoderncontroltheoryofcomprehensiveanalysistotakealotofcostmodelidentification,butoftencan'tgetthedesiredeffect,sopeopleoftenusesthedigitalPIDregulator,andaccordingtotheexperienceofonlinesetting.ThecoursesaredesignedtobeintegratedwiththedigitalsignalprocessingDSPaswellastheautomaticcontroltheknowledgeoftherespect,useCCSintegrateddevelopmentenvironmentforthecompilationofthecode,simulation,tocompletethedesign.

Keywords:PIDControl；DSP；simulation；CCS

前言在数字PID算法是目前一般控制领域中经常使用的自动控制算法，它依据给定的设定值，反馈值，以及比例系数，积分和微分时间，计算出一定的控制量，使被控对象能保持在设定的工作范围，并且可以自动的消除外部扰动。由于软件系统的灵活性，经计算出的PID参数可以在调试过程中随时改变。能更精确的控制系统。得到较好的控制效果。PID控制原理简单、实现方便,并且适应面广、鲁棒性强,其控制品质对被控对象特性的变化不是很敏感。随着计算机技术的发展,在PID控制的基础上,出现了很多改进的数字PID控制方法,如微分先行PID控制、积分分离PID控制、带死区的PID控制等。对于数字PID控制方法,又分为增量式PID控制算式和位置式PID控制算式。在绝大多数工业控制中,数字PID控制仍然是一种稳定的、可靠的、实现简单的、使用广泛的控制方法。
本设计以TI公司的TMS320VC5509和外接D/A芯片,实现数字PID控制器,采用的PID控制算法是增量式PID控制算法。TMS320VC5509具有较高的运行速度和数据处理能力,能保证系统对多路模拟信号的实时采集和处理,提高系统的整体性能和集成度。在DSP内部设置参考输入量,通过DSP片上10位A/D转换器采样,把控制对象的实际输出量采集到DSP中,经过DSP的数字运算处理后,通过外部的D/AAD7237进行数/模转换,得到实际的模拟控制量去控制被控对象,使之按照系统的设置运行工作。

1、模拟PID调节器
模拟PID控制系统组成如图1所示：

图1模拟PID控制系统原理框图
PID调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分