【導(dǎo)讀】在上位計算機上實現(xiàn)組態(tài)王軟件監(jiān)控。Pt100熱電阻信號經(jīng)放大調(diào)理后通過MSP430ADC. 模塊送入單片機。在MATLAB中通過一元二次方程進行溫度數(shù)據(jù)擬合，把擬合結(jié)果在。MSP430中編程進行溫度數(shù)據(jù)標度變換，上位機向MSP430發(fā)送溫度設(shè)定值和PID參數(shù)，根據(jù)組態(tài)王軟件監(jiān)控結(jié)果對算法進行分析和改進，加入不完全微分和積分分離程序。過實驗驗證和結(jié)果分析，溫度控制無超調(diào),穩(wěn)態(tài)誤差<℃。

　　

【正文】 rating_Paramrter[1] 。 D = Operating_Paramrter[2] 。 Set_Temp = Operating_Paramrter[4] 。 } void Para_Speci_Show(void) { SPI_LCD_ShowString(5,6,P:,0, RED,16)。 SPI_LCD_ShowString(5,20,I:,0, RED,16)。 SPI_LCD_ShowString( 5,34,D:,0, RED,16 )。 SPI_LCD_ShowString( 5,48,Pre_Temp:,0, RED,16 )。 SPI_LCD_ShowString( 5,62,Set_Temp:,0, RED,16 )。 SPI_LCD_ShowString( 5,160,Step:,0, RED,16 )。 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 24 } void Parameter_Show( ) { SPI_LCD_Show_Float( 165,6,P,0,RED,16)。 SPI_LCD_Show_Float( 165,20,I,0,RED,16)。 SPI_LCD_Show_Float( 165,34,D,0,RED,16)。 SPI_LCD_Show_Float( 165,48,Pre_Temp,0,RED,16)。 SPI_LCD_Show_Float( 165,62,Set_Temp,0,RED,16)。 SPI_LCD_Show_Float( 165,160,Step,0,RED,16)。 } void Frame_Show(void) { Para_Speci_Show( )。 Parameter_Show( )。 } //設(shè)備初始化 void Device_Init(void) { char Channel[1]。 Channel[0] = SREF_1+INCH_0。 WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD。//停狗 Clk_Init( )。 //初始化系統(tǒng)時鐘函數(shù) UART0_Init( )。//串口初始化 TimerB_Init( )。 TA_Init( )。 ADC12Init(1,Channel,1)。 ADC12Start( )。 P6SEL |= 0x01。//初始化 AD 通道 IO 口 SPI_LCD_Init( )。//串行 LCD 初始化 SPI_LCD_Clear(WHITE)。//清屏白色 LED_GPIO_Init( )。 _EINT()。//開總中斷 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 25 Parameter_Init()。//PID 參數(shù)初始化 Frame_Show( )。//參數(shù)顯示 } /****************************************************** * 函數(shù)名： Scale_Conv * 描述 ：標度變換函數(shù) * 輸入 : Converter_Value 轉(zhuǎn)換變量 * 輸出 ： ******************************************************************************/ float Scale_Conv( u16 Value) { float Temp1=0,Temp2=0。 //溫度擬合 (二次函數(shù) ) Temp1=Value*A_para。 Temp1=Value*Temp1。 Temp2=Value*B_para。 //當前溫度 =A*X*X+B*X+C零漂 return (Temp1+Temp2+C_para+Null_shift)。 } /****************************************************** * 函數(shù)名： PIDCalc * 描述 ： PID 計算函數(shù) * 輸出 ： PID_Value * 注意 ；位置式 PID 運算 * Pre_Value: 當前值 * Prev_Error: 前一次誤差 *********************************************************/ void PIDCalc(void) { float Rate。//誤差變化率 Current_Error = Set_Temp Pre_Temp 。// 當前誤差計算 Sum_Error += Current_Error。// 誤差積分 Prev_Error = Last_Error。// 存儲誤差更新 Last_Error = Current_Error。// 存儲誤差更新 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 26 Rate = ( Current_Error Last_Error )*1000/ Ctrl_Period。 // 當前 誤差微分 if(Rate5)//對誤差變化率進行限制 ,鍋爐溫度不可能變化太大 Rate=5。 if(Rate5) ate=5。 P_OUT = P * Gain * Current_Error 。 /*比例項 */ I_OUT = I * Gain * Sum_Error 。 /*積分項 */ //積分限幅處理 if( I_OUTPID_I_MAX ) I_OUT = PID_I_MAX。 if( I_OUTPID_I_MIN ) I_OUT = PID_I_MIN。 if( ( Current_Error = ) amp。amp。 ( Prev_Error =)) { I_OUT=I_OUT * 。 } if( (Current_Error = ) amp。amp。 ( Last_Error =55)) { I_OUT=I_OUT * 。 } //因為鍋爐只 能加溫不能降溫所以一旦超過設(shè)定值令積分值為零 if( ( Current_Error = 0 ) amp。amp。 ( Last_Error =0 )) { I_OUT=0。 } //微分延遲輸出處理 D_OUT= ( D_OUT * Sdde_Para + D * Rate * (1Sdde_Para) )*Gain 。 PID_OUT = P_OUT + I_OUT + D_OUT 。 if ( PID_OUT = PWM_DATA_MAX ) PID_OUT = PWM_DATA_MAX。 if ( PID_OUT = PWM_DATA_MIN ) PID_OUT = PWM_DATA_MIN。 if( Set_Temp Pre_Temp =10) PID_OUT=16383。 } void main() { 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 27 Device_Init( )。 while(1) { LED8_Rollback。//系統(tǒng)運行指示燈 Parameter_Show( )。 } } //定時器 A 服務(wù)程序 ,用來執(zhí)行 PID 控制程序 pragma vector=TIMERA0_VECTOR __interrupt void Timer_A(void) { static u16 Counter=0。//時基計數(shù)器 static u16 Sum_Value=0。 Counter++。 //每 100ms 啟動一次 AD 轉(zhuǎn)換 ,并采集 AD 值 ADC12Start( )。 //因為系統(tǒng)在初始化時已經(jīng)進行過初始化采樣計算，所以每一次 讀取值為上一次采樣值 Sum_Value+=AD_Result。 //每 1S 計算進行一次數(shù)據(jù)采樣處理 if((Counter%10)==1) { AD_Average=Sum_Value/10。//定于每一秒求平均值即 1000毫秒 (注意 ) Sum_Value=0。 } //每 2S 計算進行一次 PID 運算 if((Counter%20)==1) { LED7_Rollback。 if((Scale_Conv( AD_Average ) Pre_Temp)) Pre_Temp=*(Scale_Conv( AD_Average )) + *Pre_Temp。//溫度擬合 else if((Scale_Conv( AD_Average ) Pre_Temp)) Pre_Temp=*(Scale_Conv( AD_Average )) + *Pre_Temp。//溫度擬合 else Pre_Temp= *(Scale_Conv( AD_Average )) + *Pre_Temp。//溫度擬合 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 28 PIDCalc( )。//一個控制周期內(nèi)共計算 4 次 } //每 4S 進行一次 PID 運算結(jié)果輸出 if(Counter==40) { TimerB_Duty((u16)PID_OUT)。 PWM_Duty=((float)(PID_OUT/)) * 。//占空百分比計算 Counter=0。 } } include u16 Results[32]={ 0 }。 u16 AD_Result=0。 /******************************************************** * 函數(shù)名稱： ADC12Init * 功 能： ADC12 初始化 * 參 數(shù)： * n：使用通道數(shù)：共 16（ 015）個可以使用 * channels[]:對應(yīng)通道設(shè)置，高四位，參考源選擇； 低四位，通道選擇。具體如下： SREFx Bits 64 Select reference 000 VR+ = AVCC and VR. = AVSS 001 VR+ = VREF+ and VR. = AVSS 010 VR+ = VeREF+ and VR. = AVSS 011 VR+ = VeREF+ and VR. = AVSS 100 VR+ = AVCC and VR. = VREF./ VeREF. 101 VR+ = VREF+ and VR. = VREF./ VeREF. 110 VR+ = VeREF+ and VR. = VREF./ VeREF. 111 VR+ = VeREF+ and VR. = VREF./ VeREF. INCHx Bits 基于 MSP430 單片機的溫度 PID 算法設(shè)計 29 30 Input channel select 0000 A0 0001 A1 0010 A2 0011 A3 0100 A4 0101 A5 0110 A6 0111 A7 1000 VeREF+ 1001 VREF./VeREF. 1010