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1、《现代电子技术》2007年第7期总第246期6测试#测量#自动化4基于DSP的数字PID控制器设计符晓玲,姜波(新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830008)摘要:基于数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407和外接D/A转换芯片,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,包括其硬件结构和软件设计。对PID控制算法及如何用DSP来实现数字PID控制器做了重点介绍,DSP的高速运算能力从硬件上保证了PID控制策略的实时性,对控制性能要求较高的场合,具有广阔的应用前景。关键词:DSP;PID控制;数
2、字PID控制器;D/A中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1004373X(2007)0712903DesignofDigitalPIDControllerBasedonDSPFUXiaoling,JIANGBo(InstituteofElectricEngineering,XinjiangUniversity,Urumchi,830008,China)Abstract:ThispapercarriesoutadigitalPIDcontrollerbasedonDigitalSignalProcessor(DSP
3、)TMS320LF2407andD/Aconversionchipofouter,algorithmadoptsincrementstylePIDControlalgorithm,itcontainshardwareconfigurationandsoft-waredesign.ThepaperputsstressonPIDcontrolalgorithmandhowtorealizedigitalPIDcontrollerwithDSP.HighspeedcalculationfunctionofDSPensuresrea
4、l-timefeatureofPIDcontrolstrategyfromhardware,intheoccasionswithhigherde-mandofcontrolcapability,whichhasapotentialvalueforapplication.Keywords:DSP;PIDcontrol;digitalPIDcontroller;D/A器采样,把控制对象的实际输出量采集到DSP中,经过1引言DSP的数字运算处理后,通过外部的D/A转换芯片在绝大多数工业控制中,例如过程控制、运动控制、速(AD723
5、7)进行数/模转换,得到实际的模拟控制量去控制度伺服控制以及位置伺服控制,使用最多的控制方法一般被控对象,使之按照系统的设置运行工作。是PID控制。虽然当前控制理论和控制技术在信息技术、2解决思路集成电路制造技术高速发展的推动下有了很大的发展,例如自适应控制、神经网络和模糊控制以及最优控制等很多本文是一个数字PID控制器,现在假设他是一个对电现代控制方法都得到广泛的应用,但是数字PID控制仍然动机速度进行PID控制的系统。图1是PID控制器的原是一种稳定的、可靠的、实现简单的、使用广泛的控制方法。理框图。PID控制是技术最成
6、熟的一种控制方法,特别是在控制对象的模型未知或难以建立时,常常采用PID控制方法。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[1]进的数字PID控制方法,如微分先行PID控制、积分分图1PID控制器的原理框图离PID控制、带死区的PID控制等。对于数字PID控制方图1中r(t)是电机速度设定值,c(t)使电机转速的实法,又分为增量式PID控制算式和位置式PID控制算式。际测量值,e(t)是输入控制器的偏差信号,u(t
7、)是控制器[2]本文将基于TI公司TMS320LF2407和外接D/A[3]输出的控制量,则PID控制算式如式(1)所示:转换芯片,实现数字PID控制器,采用的PID控制算法是KPt增量式PID控制算法。TMS320LF2407具有较高的运行u=KPe+edt+KPTDde(1)Q0dt速度和数据处理能力,能保证系统对多路模拟信号的实时TI采集和处理,提高系统的整体性能和集成度。在DSP内式(1)中KP是比例系数,起比例调整作用。TI是积分时间部设置参考输入量,通过LF2407的片上10位A/D转换常数,他决定了积分作用的强
8、弱。TD是微分时间常数,他[4]决定了微分作用的强弱。在PID控制的3种作用中,比收稿日期:20060906例作用可对系统的偏差做出及时响应;积分作用主要用来129数控技术符晓玲等:基于DSP的数字PID控制器设计消除系统静差,改善系统静态特性,体现了系统的静态性=(KP+KI+KD)e(
