單容雙容水箱水位控制 pid us100超聲波傳感器STM32源程序

ID:609509 · 發表于 2020-6-8 18:11

   我是學自動化控制的，因為都知道的原因，沒法回到學校，我們這個學期學習過程控制，各種各樣的pid控制算法（單回路、串級、前饋、分程等等），非常想去實驗室親手操作體驗他們的控制效果。剛好老師布置了一個單容自衡水箱的實驗，其實要說完成這個實驗非常簡單，你只需要一個塑料水瓶和一個水龍頭就好了。但是我想借此機會做一個除了完成任務也可以練習各種控制算法的裝置，以加深我對各種控制的理解。
   一開始我選用的是水壓原理的液位傳感器，但是它的測量誤差可以達到5cm，但是對于我的40cm水箱（酒盒）來說誤差比例太大了。最后經過考慮我選用浮板加超聲波傳感器的方法。正好手里有一塊us100超聲波傳感器，看資料說他自帶看門狗、溫度補償等很好的功能。我用圖中的材料做出來這樣一個雙容水箱的模型。哈哈，是不是很丑。水泵那個寶8塊錢買的，當時怕壞我買了兩個，現在看來用這兩個電機可以完成分程控制的實驗了，哈哈。大水箱用一個水桶就可以了。水管是內徑8mm的，好像是2元一米。開關是1元一個，轉換頭2元一個。換買了一個4分孔的電鉆打孔器好像是3元，還有一些膠帶，防水膠，螺絲等小東西。
   控制器我選擇stm32f103zet6，因為手里正好有這個和其下載器。我打算把液位用波形的形式展現出來，這樣好觀察控制效果。因為之前做智能車，調d車的陀螺儀和加速度計的卡爾曼濾波用的就是這個方法，輕車熟路還是那個模擬示波器（師哥寫的），還是那個協議。就很快移植完成了（從k60到32）。然后就是讀取us100超聲波傳感器的數據了，因為它支持串口通訊，所以也很輕松。給他發個字符0x58（好像是，具體見其手冊）。成品做完以后，當天下午調了一下簡單pid與積分分離式pid，后者比前者要好很多。當我的水位離目標水位太遠時，前者的積分會積很多的誤差，導致系統的超調特別大，而且到達平穩的時間很長。后者積分分離式，把積分調節靜態誤差的能力發揮到了極致，很棒。
   當然這個東西缺點超級多，也算給大家個參考吧！加油，努力過好每一天。
   第一次寫怎么多的文字，哈哈，獻給親切的51論壇。