基于单片机PID和PWM液体流量控制系统研究.pdfVIP

睡囊羹霾豳爱霹垂圈圈 单片机开发与应用 文章编号：1008-0570(2008)02—2—0069-03 基于单片机PI PIDPWMHowControlBasedonAVRMicrocontroller Liquid (1．国家农业信息化工程技术研究中心；2．中国农业大学)李晓光1,2王秀1李民赞2 LI XIULl XIAOGUANGWANG MINZAN PWM和数字PID控制液体流速具有良好的动态、稳态性．从而证明了这种设计的合理性和优越性。 关键词：AVR单片机；PWM；PID；比例电磁阀 中图分类号：TP273 文献标识码：A flowvariablecontrol PWMmethodcombinedwithPIDarithmeticis introduced．Itcontrols valve Abstract：Liquid using proportional method on which toAVRmicrocontroller．TheresultofemluatorindicatedthatPWMcombined byPWM basedatmega32belongs withPIDarithmetictakedon and the and ofthe are gooddynamicstability．Sorationalityadvantagedesignproved． words：AVR valve Key Microcontroller，PWM,Pm，proportional 改，从而达到精确的变量控制。为了防止外界干扰信号进入控制 1引言 系统，单片机和涡轮之间采用光藕隔离，提高了系统的可靠性。 液体流量控制通常采用电磁阀实现，近年来，电磁阀的结构 温度传感器和压力传感器用来做监测喷杆中的压力和温度。通 和控制方式发生了很大的变化．随着计算机进入控制领域，以及 过4*4键盘和12864液晶模块实现人机对话，便于用户操作。 新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控制的开关 系统原理图如图2-l所示： width 功率元件进行脉宽调制pulse modulation，简称PWM)控制 方式得到了广泛的应用。这种控制方式很容易在单片机中实现， 从而为电磁阀的控制数字化提供了契机。 将偏差的比例(proportion)、积分(integral)、微分(differential)通 过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制， 这样的控制器称PID控制器。PID控制器最早出现在模拟控制 系统中，传统的模拟PID控制器是通过硬件(电子元件、气动和 液压元件)来实现它的功能。随着计算机的出现，把它移植到计 图2-1 算机控制系统中来，将原来的硬件实现的功能用软件来代替，因 3硬件部分 此称作数字PID控制器，所形成的一整套算法则称作数字PID 算法。数字PID控制器与模拟PID控制器相比，具有非常强的 3．1PWM驱动电路 12V 灵活性，可以根据试验和经验在线调整参数，因此可以得到更好 的控制性能。 2液体流量控制系统组成 本系统采用AVR系列的atmega32单片机为核心，通过设 置atmega32的PWM控制寄存器产生脉宽可调的PWM波，对 比例电磁阀的输入电压进行调制，从而实现了对液体流量的变 量控制。单片机统过涡轮流量计采集实际流量