基于RTOS通用PID控制器的研究.pdf

1、本文主要研究了通用PID控制器的設(shè)計與實現(xiàn)，由于在工業(yè)控制領(lǐng)域主要采用PID算法，基于PID算法的控制器類型很多，功能上也有不少差異，另外就是被控對象也非常繁多，由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，系統(tǒng)控制要求及關(guān)心的控制對象(電壓、電流、視在阻抗)也不相同，本設(shè)計旨在提出一種通用PID控制器管理模式的設(shè)計思想及硬件實現(xiàn)，并給出了詳細(xì)的硬件設(shè)計應(yīng)用及軟件設(shè)計思路，經(jīng)過在實際三相全控橋電路的應(yīng)用，證明了設(shè)計達到了通用管理平臺的目的，具有廣闊的前景。

2、 通用PID控制器在硬件上采用了基于ARM7內(nèi)核的S3C44BOX作為主控芯片，輸入輸出主要采用了4×4矩陣鍵盤以及640×480的液晶模塊。另外采用了常用的串口通信。這里信號采集采用了S3C44BOX內(nèi)部的10位ADC，可以滿足一般情況下的應(yīng)用，可以驗證系統(tǒng)的可行性。設(shè)有兩路反饋信號(電壓、電流)接口。輸出控制采用CPU內(nèi)部的PWM模塊，高頻PWM信號經(jīng)過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用戶觸發(fā)主電路控制器。 通用PID

3、控制器軟件設(shè)計采用了功能強大的嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核(RTOS，Real Time Operating System)uC/OS Ⅱ作為核心，輸入輸出采用了GUI(GraphicsUser Interface)軟件包uC/GUI，PID算法采用增量式數(shù)字PID算法，參數(shù)選取采用規(guī)一化算法。uC/OS Ⅱ主要負(fù)責(zé)管理各個子程序(在uC/OS Ⅱ中叫做任務(wù)函數(shù))的執(zhí)行，uC/GUI用于完成LCD顯示控制以及鍵盤的掃描。操作系統(tǒng)中“同時”運行

4、的任務(wù)有：主任務(wù)(負(fù)責(zé)管理各個子任務(wù))、GUI任務(wù)(用于響應(yīng)用戶輸入輸出)、數(shù)字PID任務(wù)(用于進行PID調(diào)節(jié))、串口通信任務(wù)(用于和上位機交換數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)保存任務(wù)(用于讀取和保存用戶數(shù)據(jù))。另外采用了C＃語言進行上位機軟件的編寫。多任務(wù)之間通過郵箱完成通信，并且根據(jù)各自優(yōu)先級不同分別獲得運行時間。 通用PID控制器功能可以實現(xiàn)的控制模式有穩(wěn)壓限流、穩(wěn)流限壓、恒定負(fù)載阻抗，并且可以手動或者自動的在它們之間進行切換，另外，采用了R