【正文】 //返回增量值 return(iIncpid)。 //E[k－2]項(xiàng) //存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算 sptrPrevError = sptrLastError。 //當(dāng)前誤差 iError = sptrSetPoint NextPoint。 //微分常數(shù) Derivative Const sptrSetPoint = 0。 //比例常數(shù) Proportional Const sptrIntegral = 0。 //Error[1] sptrPrevError = 0。 /*==================================================================================================== Initialize PID Structure PID參數(shù)初始化=====================================================================================================*/ void IncPIDInit(void) { sptrSumError = 0。 static PID *sptr = amp。 //Error[2] } PID。 //微分常數(shù) Derivative Const int LastError。 //比例常數(shù) Proportional Const double Integral。 //設(shè)定目標(biāo) Desired Value long SumError。在投身社會(huì)之際，我將以滿腔的熱情，旺盛的精力努力工作，不辜負(fù)學(xué)校的期望。更重要得是，我從他那里不僅學(xué)習(xí)到了更多的知識(shí)，而且，掌握了許多學(xué)習(xí)方法，增長(zhǎng)了學(xué)習(xí)的能力。在此我要向李老師表示由衷的感謝。受時(shí)間和水平的限制，該系統(tǒng)還有很多不足之處，敬請(qǐng)多多批評(píng)指教。充電器實(shí)現(xiàn)了對(duì)手機(jī)是否在線的智能檢測(cè)、充電狀態(tài)的智能監(jiān)視與控制。該系統(tǒng)自2003年研制成功以來(lái)，在技術(shù)快速更新的電子產(chǎn)品市場(chǎng)上，保持了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)領(lǐng)先，也創(chuàng)造了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。并對(duì)軟件按軟件工程的方法，進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。4）軟件的優(yōu)劣對(duì)于硬件工作極大影響。本文在對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入探討的過(guò)程中，得出了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的選型原則。按上款得出的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成了硬件設(shè)計(jì)。2）硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)集控制工程、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)與一體。現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)檢查PWM脈寬寄存器，看是否允許PWM重置定時(shí)器1，開(kāi)始PWM周期計(jì)時(shí)置位相應(yīng)的PWM脈寬輸出端，并延時(shí)T清中斷標(biāo)志位恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回開(kāi)始圖46 PWM脈寬調(diào)制輸出子程序流程圖總 結(jié)本文詳細(xì)闡述了智能手機(jī)充電器的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)選型、軟件開(kāi)發(fā)。從控制端口輸出控偉叢信號(hào)，向電池充電；(5)清中斷標(biāo)志位，輸出PWM信號(hào)完成后，清中斷標(biāo)志位，為下一中斷做好準(zhǔn)備。進(jìn)入中斷子程序后，將PC值入棧，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；(2)檢查PWM脈寬寄存器，看是否允許PWM輸出；(3)重置定時(shí)器1，開(kāi)始PWM周期計(jì)時(shí)。通過(guò)改變輸出脈沖的寬度，可以達(dá)到改變輸出電壓大小的目的。開(kāi)始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果希爾緩沖區(qū)通道計(jì)數(shù)器+1計(jì)數(shù)器=2返回圖44 采樣子程序結(jié)構(gòu)框圖 PWM脈寬調(diào)制輸出子程序PWM脈寬調(diào)制輸出子程序的作用，是將量化的值調(diào)制成相應(yīng)的PWM脈寬信號(hào)輸出，并控制控制電路的開(kāi)關(guān)，向電池充電。(1)啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，給相應(yīng)的特殊功能寄存器置值，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；(2)讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寫入緩沖區(qū)；(3)通道計(jì)數(shù)器+1。正是有了采樣保持，實(shí)際上采樣后的信號(hào)是階梯形的連續(xù)函數(shù)。開(kāi)始初始化鍵盤掃描程序采樣量化PWM脈寬調(diào)制輸出人機(jī)界面圖41 軟件總體流程框圖1)采樣或稱為抽樣，是利用采樣脈沖序列p(t)，從連續(xù)時(shí)間信號(hào)x(t)中抽取一系列離散樣值，使之成為采樣信號(hào)x(nTs)的過(guò)程下n=0，.1…Tst稱為采樣間隔，或采樣周期，1/Ts=fs稱為采樣頻率。TD由0增大，逐步試湊多組PID參數(shù)，從中找出最優(yōu)者。反復(fù)試湊多組KP，KI值，從中確定合適的參數(shù)【22】。如果相應(yīng)時(shí)間，超調(diào)，靜差已達(dá)到要求，則只需要用比例控制即可，并由此確定比例增益KP。根據(jù)上述結(jié)論，可按如下步驟對(duì)參數(shù)是行先比例，后積分，再微分的整定步驟。PID各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)品質(zhì)的定性影響：1)增益KP與系統(tǒng)快速性成正比，與系統(tǒng)的靜差成反比。本文采用的是試湊法?；拘蚉ID控制器需要整定參數(shù)有比例增益KP，積分時(shí)間TI，微分時(shí)間TD和采樣周期T。PID控制方式確定后，還要解決參數(shù)整定問(wèn)題。如果由于負(fù)載突變等原因，引起誤差的階躍，若根據(jù)PID算法公式計(jì)算出控制變量U超出控制范圍，例如U≥Umax，那么事實(shí)上控制變量U就只能取上屆值，而不是計(jì)算值，此時(shí)系統(tǒng)變量Y輸出值雖在不斷上升，但由于控制量受到限制，其增長(zhǎng)要比沒(méi)有受到限制時(shí)慢，誤差e將正比正常情況下持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間保持在正值，而使積分項(xiàng)的累積值很大，還要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，控制變量u才脫離飽和區(qū)，這樣使系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的超調(diào)。PID算法的改進(jìn)在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，控制變量實(shí)際輸出往往受到執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的約束，如放大器的飽和，閥門旋轉(zhuǎn)角度的限制，而被限制在有限的范圍內(nèi)，即：Umin≤U≤Umax ()其變化也局限在一定的范圍內(nèi)，即由此引起的不期望的效應(yīng)，稱為飽和效應(yīng)。2)為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)——自動(dòng)無(wú)擾切換，在切換瞬時(shí)，計(jì)算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門開(kāi)度，若采用增量型算法，其輸出對(duì)應(yīng)于閥門位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn)u0項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)刀自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換。所以在實(shí)際中當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)值，而是其增量時(shí)，可以采用增量型PID算法，縣推導(dǎo)如下：u(k)=u(k)u(k1) =KP{e(k)+T/TIΣe(j)+TD/T[e(k)e(k1)]+T/TIΣe(j)+TD/T[e(k1)e(k2)]=KP{e(k)e(k1)+T/TI*e(k)+TD/T[e(k)2e(k1)+e(k2)]} ()令KI=KPT/TI,KD=KPTD/T,則式中可寫成：1u(k)=KP[e(k)e(k1)]+KIE(k)+KD[e(k)2e(k1)+e(k2)] ()為了更易于編程，可將上式進(jìn)一步寫成：u(k)=a0e(k)+a1e(k1)+a2e(k2) ()式中，a0=KP+KI+KD a1=KP2KD a2=KD當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行期為步進(jìn)電機(jī)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，多圈電位器等具有保持歷史為之的功能的這類裝置時(shí)，一般均采用增量PID的控制算法。從上式可以看出，u（k）是全量值輸出，每次輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如控制閥門的開(kāi)度）一一對(duì)應(yīng)，所以稱之為位置型PID算法。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID的控制算為了實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制生產(chǎn)過(guò)程變量，必須將模擬的PID算式進(jìn)行離散化，變?yōu)閿?shù)字PID算式，為此，在采樣周期T遠(yuǎn)小于信號(hào)變化周期時(shí)，作如下近似（T是足夠小時(shí)，如下逼近相當(dāng)準(zhǔn)確，被控過(guò)程與連續(xù)系統(tǒng)十分接近）：u(t)≈u(k) ()e(t)≈e(k) ()∫0t edt≈Σe(j)△t=Tσe(j) ()de/dt≈[e(k)e(k1)]/△t=[e(k)e(k1)]/T ()式中T為采用周期，k為采樣序號(hào)，k=0，1，2，……，j，……，k。與模擬化設(shè)計(jì)方法相比更具有一般的意義，它完全是根據(jù)采樣系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析與綜合，并導(dǎo)出相應(yīng)的控制規(guī)律的【23】。選擇較大的采樣周期后對(duì)控制質(zhì)量有較高的要求時(shí)，就不能采用數(shù)字控制器的模擬化的設(shè)計(jì)方法，而應(yīng)該選擇數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法。數(shù)字PID控制算法，是立足于連續(xù)系統(tǒng)PID控制器的設(shè)計(jì)，然后用微機(jī)進(jìn)行數(shù)字模擬，這種方法稱為模擬化設(shè)計(jì)方法。PID調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù)為：D（S）=U（S）/E（S）=KP+KP/TI*1/S+KPTD*s （）在工業(yè)過(guò)程控制中，模擬PID調(diào)節(jié)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)，氣動(dòng)，液動(dòng)等類型，PID調(diào)節(jié)規(guī)律用硬件實(shí)現(xiàn)。在PID三作用調(diào)節(jié)器中，微分調(diào)節(jié)主要是用來(lái)加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)，克服振蕩。因此在實(shí)際生產(chǎn)中往往在積分調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加入比例調(diào)節(jié)，把比例作用的及時(shí)性與積分作用的消除靜差的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成比例積分調(diào)節(jié)器【22】。在被調(diào)量的偏差消除后，由于積分規(guī)律的特點(diǎn)，輸出將停留在新的圍子而不回復(fù)原位，因此能保持靜差為零。2)比例積分調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)的系統(tǒng)存在靜差，為了消除靜差，在比例調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上加入積分調(diào)節(jié)器，組成比例積分調(diào)節(jié)器，其控制規(guī)律為：u= KP（e+1/Ti∫0T dt）+u0 ()式中Ti為積分常數(shù)，Ti越大積分作用越小。只有在控制作用為u0 時(shí)才會(huì)出現(xiàn)零靜差（此時(shí)偏差e=0）。【18】PID控制規(guī)律的基本作用：PID調(diào)節(jié)器是一種線形調(diào)節(jié)器，其框圖如下：KPKP/TISKP TDS控制對(duì)象圖41 PID調(diào)節(jié)器控制方框圖下面分別討論比例調(diào)節(jié)器P，積分調(diào)節(jié)器I，微分調(diào)節(jié)器D的作用：1)比例調(diào)節(jié)器（P）式中，KP為比例系數(shù)，u0為偏差e=ry=0時(shí)的控制作用（如原始閥門開(kāi)度，基準(zhǔn)電壓等）。PID調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛的一種控制算法，它結(jié)構(gòu)靈活，不僅可以用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)，而且可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用各種PID的變形，如PI，PD控制及改進(jìn)的PID控制等。圖313 放電電路當(dāng)單片機(jī)端口Discharger為低電平時(shí)，三極管基極通過(guò)電阻分壓足以導(dǎo)通三極管，電池處于放電狀態(tài)。圖312按鍵電路 放電電路放電電路如圖313所示，通過(guò)電阻R2，R3和一個(gè)三極管8050組成的放電電路，通過(guò)單片機(jī)IO口的高低電平，來(lái)控制三極管導(dǎo)通和關(guān)斷，來(lái)控制電池的放電，電池和電阻R4還有三極管組成放電回路?？梢杂靡粋€(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)，采用P1端子用來(lái)在出現(xiàn)故障時(shí)，可以人為的停止蜂鳴器報(bào)警。:驅(qū)動(dòng)器的輸入端的RC6,當(dāng)RC6輸出高電平1時(shí),使壓電蜂鳴器引線獲得將近5V的直流電壓,壓電蜂鳴器的兩引線間的直流電壓降至接近于0V，【16】。但對(duì)于一些緊急情況，則需以特殊的方式，提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員注意或采取緊急措施?！?5】在微型機(jī)控制系統(tǒng)中，常規(guī)的報(bào)警可通過(guò)指示燈或數(shù)碼管顯示給予指示。當(dāng)沖電結(jié)束后指示為電池充電完成，請(qǐng)及時(shí)更換充電電池。圖39 溫度檢測(cè)模塊 充電指示電路310 溫度指示電路充電指示電路如圖 所示，該電路主要是用來(lái)完成對(duì)電池充放電狀態(tài)的指示，采用12864液晶顯示模塊來(lái)進(jìn)行顯示，采用并行通信方式，單片機(jī)IO口充足的情況下。在快速充電的過(guò)程中，電池的溫度會(huì)隨著充電容量的增加而上升，尤其在接近充電終止時(shí)，溫度變化率T/t最大，該特性是判斷電池是否充滿的主要條件之一，因此，及時(shí),快速和準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)電池的溫度變化是本電路的關(guān)鍵【13】。這次測(cè)試中,充電方式改進(jìn)成了設(shè)計(jì)中要采用的脈沖充電方式,充電時(shí)先將次世代電池放電完畢,第一階段,用采集電壓數(shù)據(jù)采用中值濾波(60點(diǎn)),采集電壓紋波很小(≤1mV),當(dāng)電壓變化幅度比較平穩(wěn)時(shí),第一階段充電結(jié)束。提高PWM的頻率可以減小紋波電壓,PIC16F877采用最高的4MHz晶振,輸出的頻率設(shè)置成了最大20kHz,仍無(wú)法滿足要求。紋波電壓是噪聲干擾和輸入不穩(wěn)造成的。充990ms,關(guān)閉10ms后再采樣數(shù)據(jù)【12】。必須對(duì)采集到的電壓進(jìn)行軟件濾波才能得知電池充電狀態(tài)真實(shí)值關(guān)閉。電池容量1800mAh,充電效率：Q =(1115/60)==%，而在充電過(guò)程中不關(guān)閉輸入電壓的