? ? ? ? PID是控制領(lǐng)域的最常見方法，入門必備。在看了關(guān)于PID的相關(guān)教程后，想在ardunio上實(shí)踐一下，鑒于手頭的元器件不多，而且掌握的知識(shí)也不多，因此我開始想怎么才能做一個(gè)最簡(jiǎn)單的PID實(shí)驗(yàn)。在第一節(jié)實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)了最簡(jiǎn)單的PWM操作，那這次就做一個(gè)跟PWM相關(guān)的吧。
? ? ? ?實(shí)驗(yàn)大體思路：PWM占空比控制輸出電壓。固定占空比的PWM波通過一階的RC電路濾波后，輸出電壓波形會(huì)從方波轉(zhuǎn)化為接近直線的恒壓波形。其中電壓的大小與占空比成相近的線性關(guān)系。那么下面給出PID的方框圖，來分析一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的輸入、偏差、輸出、被控量都是什么。
? ? ? PID屬于閉環(huán)控制，閉環(huán)控制區(qū)別于開環(huán)控制的最顯著的區(qū)別就是反饋的引入，那我們就從反饋入手，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里反饋就是電路最終輸出的電壓值，也就是我們想要控制的那個(gè)值。與之相對(duì)應(yīng)我們想要得到的電壓的那個(gè)值（設(shè)定值），就是PID的輸入了，輸入與反饋的差是偏差值，偏差值經(jīng)過PID控制器計(jì)算后得到一個(gè)輸出值，我們需要通過這個(gè)輸出值來控制電路來產(chǎn)生我們需要的電壓，這個(gè)電路里唯一可以控制的就是PWM的占空比，而且占空比與電壓大致呈線性關(guān)系，因此PID控制器的輸出就是占空比了。?
? ? 下一步我們需要搭建電路了，在搭建電路之前我們需要一些簡(jiǎn)單的電路分析，ardunio的針腳的PWM輸出的電壓0V-5V，那么作為反饋引入計(jì)算時(shí)，需要用ardunio測(cè)量輸出電壓，ardunio有15個(gè)模擬量輸入口，默認(rèn)可以測(cè)量0-5V電壓，每個(gè)口的最大通過電流值是40mA。電壓值這里可以不用擔(dān)心了，因?yàn)檩敵鲎畲蟛攀?V，那么需要考慮電流值，5V/40mA=125Ω，那么當(dāng)電路中存在125歐姆時(shí)，就不會(huì)燒ardunio了。下面我們?cè)诳碦C濾波電路的設(shè)計(jì)，RC電路上是一個(gè)低通濾波器，根據(jù)電路知識(shí)可知道RC的頻率一般取值是PWM頻率的1/10，我們假設(shè)還采用實(shí)驗(yàn)2中2分頻PWM波，那么pwm的頻率是，16Mhz/256/2=31.25Khz，那么RC電路頻率為3125hz，即f=1/（2π*RC）=3125.那么RC=0.00005093，如果我們電阻選擇200Ω的話，C=0.0000002546f=0.2546μf，我手頭上正好有0.1μf的104瓷片電容，那么我把電阻增加到500Ω，C=0.1018μf。這時(shí)我從淘寶上買到了一包500Ω的電阻，
編程之前簡(jiǎn)單構(gòu)思一下：setup（）中完成計(jì)時(shí)器的設(shè)置，com端口的設(shè)置。LOOP（）中等待接收com口發(fā)來的電壓值，如果電壓值在正常范圍內(nèi)則交給PID進(jìn)行運(yùn)算，這時(shí)候?qū)?shí)際電壓值通過com口輸出到ide中。
經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證。。。完全不可行，經(jīng)過RC電路后電壓依舊身份不穩(wěn)定，即使不用PID控制，波峰與波谷電壓依舊相差很大，而且跳躍的頻率是大于PID控制的執(zhí)行周期，因此并不可行，實(shí)驗(yàn)失敗。
