cathy 发布于：周二, 01/16/2024 - 17:56 ，关键词：

• CW32

BD网盘链接：

链接：https://pan.baidu.com/s/1L22HHHCdJ5PvelaUS_tlxQ?pwd=vtik 

提取码：vtik

1.PID温控系统是一种常用的控制系统，用于实现对温度变量的精确控制。PID算法根据当前的温度误差以及误差的变化率，计算一个控制信号，用于调节加热器的输出。以下是PID算法的三个主要组成部分：

①比例（Proportional）控制：比例控制是根据当前的温度误差来计算控制信号。具体而言，通过将设定温度与实际温度之间的差异称为误差，然后将误差乘以一个比例增益参数，得到一个修正值。这个修正值与控制设备的输出信号相加，以调整温度控制。

②积分（Integral）控制：积分控制用于处理长期的温度误差。它通过对温度误差进行积分来计算一个积分误差。积分误差乘以积分增益参数，并且在一段时间内进行积累，得到一个修正值。积分控制可以帮助消除持续的稳态误差，使系统更快地达到设定温度。

③微分（Derivative）控制：微分控制用于处理温度变化的速率。它通过计算温度误差的变化率，即误差的导数，得到一个微分值。微分值乘以一个微分增益参数，用于调整修正值。微分控制可以帮助系统更快地响应温度变化，以防止过冲。

通过结合比例、积分和微分部分的修正值，PID控制算法可以计算出最终的控制信号。这个控制信号会被传递给加热器，以控制温度的变化。

2.本实验用到了CW32-48大学计划开发板OK、温控实验模块及Keil5开发环境。

CW32-48大学计划开发板OK

温控实验模块

温控模块电路原理图   

3.PID控制算法的具体原理可参考以下链接中的文章

1)https://zhuanlan.zhihu.com/p/39573490 

2)https://zhuanlan.zhihu.com/p/347372624

3)https://zhuanlan.zhihu.com/p/41962512 

利用热敏电阻采集温度的原理及方法可参考往期文章及视频。

4.核心代码

mian.c：

#include "config.h"

unsigned char face = 0;       //界面变量
unsigned char face_brush = 0; //界面刷新频率控制

void InitSystem(void)  
{  
    RCC_Configuration();        //时钟配置  
    ADC_Configuration();        //ADC采集通道配置，采集NTC热敏电阻电压  
    PID_Configuration();        //PID参数配置  
    GPIO_KEYS_Configuration(); //按键GPIO配置  
    PWM_Init();                  //两路PWM输出初始化  
    Lcd_Init();                 //TFT屏幕初始化  
    BTIM_Init();                //定时器初始化
}

void Interface(void)  //人机交互界面
{  
    if ( face_brush > 200 )  //200ms刷新一次  
    {    
        face_brush = 0;    
        switch(face)    
        {      
            case 0://显示PV和SV，该界面下，可以设定SV        
                TFTSHOW_STRING_HEADLINE(0,0,"  PID  Control  ");        
                TFTSHOW_STRING(2,0,"REAL_Temper(℃):");        
                TFTSHOW_STRING(4,0,"   P V:       ");        
                TFTSHOW_FLOAT_NUMBER(4,8,pid.Pv);        
                TFTSHOW_STRING(6,0,"SET_Temper(℃):");        
                TFTSHOW_STRING(8,0,"   S V:       ");        
                TFTSHOW_FLOAT_NUMBER(8,8,pid.set_Sv);        
                break;      
            case 1://该界面下，可以设定P参数        
                TFTSHOW_STRING_HEADLINE(0,0,"  PID  Control  ");        
                TFTSHOW_STRING(2,0,"SET PID Control:");        
                TFTSHOW_STRING(4,0,"    P :       ");        
                TFTSHOW_INT_NUMBER(4,8,pid.set_Kp);        
                break;      
            case 2://该界面下，可以设定I参数        
                TFTSHOW_STRING_HEADLINE(0,0,"  PID  Control  ");        
                TFTSHOW_STRING(2,0,"SET PID Control:");        
                TFTSHOW_STRING(4,0,"    I :       ");        
                TFTSHOW_FLOAT_NUMBER(4,8,pid.set_Ki);        
                break;      
            case 3://该界面下，可以设定D参数        
                TFTSHOW_STRING_HEADLINE(0,0,"  PID  Control  ");        
                TFTSHOW_STRING(2,0,"SET PID Control:");        
                TFTSHOW_STRING(4,0,"    D :       ");        
                TFTSHOW_INT_NUMBER(4,8,pid.set_Kd);        
                break;      
            case 4://该界面下，可以设定Out0，即修正值        
                TFTSHOW_STRING_HEADLINE(0,0,"  PID  Control  ");        
                TFTSHOW_STRING(2,0,"SET PID Control:");        
                TFTSHOW_STRING(4,0,"   OUT0 :      ");        
                TFTSHOW_INT_NUMBER(4,10,pid.set_Out0);        
                break;    
        }  
    }
}

int main()           //主函数
{  
    InitSystem();      //系统初始化  
    while(1)  
    {    
        PID_Calc();      //PID运算    
        Interface();     //人机交互界面    
        Keys_Function(); //按键控制      
    }
}

pwm.c:

#include "pwm.h"

void PWM_Init(void)
{  
    RCC_APBPeriphClk_Enable1(RCC_APB1_PERIPH_GTIM2,ENABLE); //使能GTIM2时钟
   
   __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();   //使能GPIOA时钟
   
   PA01_AFx_GTIM2CH2();        //打开PWM输出通道  
   PA02_AFx_GTIM2CH3();
   
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
   GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_NONE;   
   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  //推挽输出模式  
   GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2;  
   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;  
   GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);
   
   GTIM_InitTypeDef GTIM_Initstructure;     //通用定时器  
   GTIM_Initstructure.Mode=GTIM_MODE_TIME;  //计数模式  
   GTIM_Initstructure.OneShotMode=GTIM_COUNT_CONTINUE; //连续计数  
   GTIM_Initstructure.Prescaler=GTIM_PRESCALER_DIV64; //预分频  
   GTIM_Initstructure.ReloadValue=2000-1; //ARR，计数重载周期2000  
   GTIM_Initstructure.ToggleOutState=DISABLE;  
   GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM2,&GTIM_Initstructure);
   
   GTIM_OCInit(CW_GTIM2,GTIM_CHANNEL3,GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW); //GTIM2输出比较，CH3、CH2  
   GTIM_OCInit(CW_GTIM2,GTIM_CHANNEL2,GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW); //有效占空比为低电平  
   GTIM_Cmd(CW_GTIM2,ENABLE); //使能GTIM2
}

void PWM1_Output(uint32_t value)
{  
    GTIM_SetCompare3(CW_GTIM2,value);  //设置GTIM2通道3的CCR
}

void PWM2_Output(uint32_t value)
{  
    GTIM_SetCompare2(CW_GTIM2,value);  //设置GTIM2通道2的CCR
}

void PWM_ALL_Output(uint32_t value)  //PWM1、2同步输出
{  
    PWM1_Output(value);  
    PWM2_Output(value);
}

pid.c:

#include "pid.h"

PID pid;    //定义PID结构体变量pid

void PID_Configuration(void)   //PID参数初始化配置 
{  
    pid.Sv     = 55;
   
   pid.Kp     = 350;  //比例系数  
   pid.Ki     = 10;   //积分系数  
   pid.Kd     = 38;   //微分系数
   
   pid.Ek_1   = 0;    //上一次偏差  
   pid.T      = 400;  //PID计算周期
   
   pid.cnt    = 0;      
   pid.cycle  = 2000; //PWM周期  
   pid.Out0   = 500;  //PID修正值
   
   pid.set_Sv = pid.Sv;  
   pid.set_Kp = pid.Kp;  
   pid.set_Ki = pid.Ki;  
   pid.set_Kd = pid.Kd;  
   pid.set_Out0 = pid.Out0;
}

float Get_Pv(void)  //Pv意为当前测量值，即当前温度
{  
    return Get_Temperture();
}

void PID_Calc(void)    //PID算法
{  
    float Pout,Iout,Dout;  
    float out;
   
   if ( pid.cnt > pid.T )   //控制计算周期  
   {    
       pid.cnt = 0;
     
      pid.Pv = Get_Pv();           
      pid.Ek = pid.Sv - pid.Pv; //计算偏差    
      pid.SumEk += pid.Ek;  //偏差累积

      Pout = pid.Kp * pid.Ek;  //比例控制
      
      Dout = pid.Kd * (pid.Ek - pid.Ek_1);  //微分控制
   
       if(pid.Pv>(pid.Sv-1))   //当测量值非常接近目标值的时候加入积分控制    
       {      
           Iout = pid.Ki * pid.SumEk;           //积分控制      
           out = Pout + Iout + Dout + pid.Out0;     
       }    
       else   out  = Pout + Dout + pid.Out0;  //测量值距离目标值较远时只使用PD控制
      
      if ( out > pid.cycle ) pid.Out = pid.cycle; //限幅    
      else if ( out < 0 )    pid.Out = 0;    
      else                     pid.Out = out;    
      PWM_ALL_Output(pid.Out);  //控制PWM输出    
      pid.Ek_1 = pid.Ek;  //进行下一次PID运算之前，将本次偏差变为上次偏差  
    }
}

5.实验最终现象

来源：CW32生态社区

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