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(fā)表于 2020-6-8 18:11

   我是學(xué)自動(dòng)化控制的，因?yàn)槎贾赖脑颍瑳]法回到學(xué)校，我們這個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)過程控制，各種各樣的pid控制算法（單回路、串級(jí)、前饋、分程等等），非常想去實(shí)驗(yàn)室親手操作體驗(yàn)他們的控制效果。剛好老師布置了一個(gè)單容自衡水箱的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)要說完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常簡(jiǎn)單，你只需要一個(gè)塑料水瓶和一個(gè)水龍頭就好了。但是我想借此機(jī)會(huì)做一個(gè)除了完成任務(wù)也可以練習(xí)各種控制算法的裝置，以加深我對(duì)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(cè)量誤差可以達(dá)到5cm，但是對(duì)于我的40cm水箱（酒盒）來說誤差比例太大了。最后經(jīng)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(bǔ)償?shù)群芎玫墓δ堋Ｎ矣脠D中的材料做出來這樣一個(gè)雙容水箱的模型。哈哈，是不是很丑。水泵那個(gè)寶8塊錢買的，當(dāng)時(shí)怕壞我買了兩個(gè)，現(xiàn)在看來用這兩個(gè)電機(jī)可以完成分程控制的實(shí)驗(yàn)了，哈哈。大水箱用一個(gè)水桶就可以了。水管是內(nèi)徑8mm的，好像是2元一米。開關(guān)是1元一個(gè)，轉(zhuǎn)換頭2元一個(gè)。換買了一個(gè)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?yàn)槭掷镎糜羞@個(gè)和其下載器。我打算把液位用波形的形式展現(xiàn)出來，這樣好觀察控制效果。因?yàn)橹白鲋悄苘嚕{(diào)d車的陀螺儀和加速度計(jì)的卡爾曼濾波用的就是這個(gè)方法，輕車熟路還是那個(gè)模擬示波器（師哥寫的），還是那個(gè)協(xié)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(shù)據(jù)了，因?yàn)樗С执谕ㄓ崳砸埠茌p松。給他發(fā)個(gè)字符0x58（好像是，具體見其手冊(cè)）。成品做完以后，當(dāng)天下午調(diào)了一下簡(jiǎn)單pid與積分分離式pid，后者比前者要好很多。當(dāng)我的水位離目標(biāo)水位太遠(yuǎn)時(shí)，前者的積分會(huì)積很多的誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)的超調(diào)特別大，而且到達(dá)平穩(wěn)的時(shí)間很長(zhǎng)。后者積分分離式，把積分調(diào)節(jié)靜態(tài)誤差的能力發(fā)揮到了極致，很棒。
   當(dāng)然這個(gè)東西缺點(diǎn)超級(jí)多，也算給大家個(gè)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(xiàn)給親切的51論壇。

單片機(jī)源程序如下:

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
int main(void)
{
u16 led0pwmval=0;
u8 dir=1;
delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設(shè)置NVIC中斷分組2:2位搶占優(yōu)先級(jí)，2位響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
uart_init(115200); //串口初始化為115200
uart2_init();
LED_Init(); //LED端口初始化
TIM2_Int_Init(999,7199);//10Khz的計(jì)數(shù)頻率，計(jì)數(shù)到100為100ms
TIM3_PWM_Init(899,0); //不分頻。PWM頻率=72000000/900=80Khz
while(1)
{
// delay_ms(10);
// if(dir)led0pwmval++;
// else led0pwmval--;
// if(led0pwmval>900)dir=0;
// if(led0pwmval==0)dir=1;
//
}
}