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数控直流电流源设计制做(终稿) 数控直流电流源 1 方案比较，设计与论证 1.1 控制方案比较 方案一 （见图 1）此方案是传统的模拟 PID 控制方案 其优点是不占用 CPU 处理器的 时间，对处理器性能的要求比较低。但模拟 PID 控制方式的参数不易匹配，调节时间长 难以把精度做得很高，并且难以实现题中要求的良好的人机交互功能。 起始点调整 给定 + U(s) D/A 模拟PID电路 控制电路 - A/D转换 采样电路 图 1 控制方案一框图 方案二 （见图 2）此方案采用 摩托罗拉 16 位 DSP 芯片 56F807 为核心处理器来实现 该平台具有高处理速度，适合实现复杂的算法和控制。这种方案可以方便地实现 PID 的 控制算法。本设计采用了方案二。 数控直流电流源设计制做(终稿) 起始点调整 给定 + U (s) D/A 控制电路 - 数字PID算法 A/D转换 采样电路 图2 控制方案二框图 1.2 检测方案比较 方案一 直接对负载进行采样 直接对负载进行采样简单易行。但由于负载电阻为可调节电阻，输出可能有电流可 能会受接触电阻的变化而不稳定，故不宜选取。 方案二 对采样电阻进行采样 采样电阻采用标准精密电阻 阻值稳定 将阻值的变化对电流的影响降低到最小程度。 另外 对采样电阻进行采样 有效避免了外接测量电路对电流的影响。因此采用方案二。 2 理论分析 2.1 PID 控制算法 PID 是一种在单片机控制中常用的算法, PID 控制由于其具有控制方法简单、稳定性好、 可靠性高和易于现场调试等优点，被广泛应用于工业过程控制。其输入 e (t)与输出 u (t) 的关 系为[1] t de(t) u(t)  K p e(t)  K i 0 e( τ ) d   K d dt 数字 PID 控制算法是以模拟 PID 调节器控制为基础的，由于单片机是一种采样控制，它只能 根据采样时刻的偏差计算控制量。但是如果采样周期 T 取得足够小，采用数值计算的方法逼 近可相当准确，被控过程与连续控制十分接近。离散化后的 PID 算式为：[1]  T i T  ui  K ei  ej  d ei  ei1   u0 T T  i j 0  式中： 数控直流电流源设计制做(终稿) K : 比例系数 u : 偏差为零时的控制作用 o T : 积分时间 i T : 微分时间 d