基于MSP430单片机的PID参数整定义

　　本文研制的便携式PID参数整定仪主要具备如下功能：

　　(1)模拟信号输入。能够采样接入标准的4～20mA电流信号，方便信号的处理。今后在此基础上可以进行扩展，从而使其能够接收更多的标准信号。

　　(2)模型辨识部分。设系统模型为二阶加滞后模型，采用基于频域的模型便是算法辨识出系统模型。

　　(3)PID参数的计算。根据辨识的模型，运用幅值相位裕度法与RGA失调因子法完成。

　　对PID控制器的自整定算法;其中幅值相位裕度法整定公式为：

　　其中T为时间常数，Am为幅值裕度，φm为相位裕度。通常情况下一般取Am≥2，φm=30～60°。

　　RGA失调因子法整定公式为：

　　(4)人机交互接口。能通过键盘进行参数的设置、修改，并且能够将实时信息以及整定的结果等通过LCD显示。

　　这些功能组合构成了便携式的PID参数自整定器。

　　3 PID参数整定仪的硬件电路设计

　　多变量便携式PID参数整定仪由于其可以随身携带，所以我们采用3.3V电池对其供电。这就要求装置尽量保持低功耗以延长电池寿命，MSP430单片机正是由于其低功耗而被广泛采用，因此选择MSP430F169作为PID参数整定仪的控制器。

　　MSP430F169具体特性如下：

　　(1)低工作电压范围：1.8～3.6V;

　　(2)超低功耗，五种省电模式;

　　(3)从待机模式唤醒6μs;

　　(4)3通道DMA，12-Bit A/D转换器，双12-Bit D/A同步转换器;

　　(5)串行通讯接口(USART0)，功能如异步UART或同步SPI或I2C;

　　(6)串行通讯接口(USART1)，功能如异步UART或同步SPI;

　　(7)具有可编程电平检测的供电电压管理器/监控器;

　　(8)串行在线编程，无需外部编程电压，可编程的安全熔丝代码保护;

　　(9)MSP430F169.60KB+256B Flash Memory，2KBRAM;

　　本整定仪适用于任何过程而不用管其暂态类型。根据PID参数整定原理和功能，系统的硬件框图如图2所示，图3给出了4～20mA电流输入的AD调理电路图。