基于PID控制的数字恒流源报告

数控恒流源实验报告设计摘要：本系统是以msp430单片机为控制器,由矩阵键盘、液晶显示器、D/A转换电路、恒流源电路、电流采样电路及直流稳压电源电路组成的数控恒流源实验电路。

该电流源具有输出电流稳定、可调范围输出电流与输入电压呈线性关系的特点。

系统基本工作原理为：键盘设定直流电源的输出电流，单片机通过D/A转换电路控制恒流源的输入电压，由于恒流源输入电压与负载电流的线性关系且负载电流只随输入电压变化而变化从而实现数控恒流的目的，另外单片机通过电流采样电路及A/D转换回检负载电流并通过液晶将采样电流值显示出来。

最后经实验验证，本系统输出电流稳定，不随负载变化而变化。

关键字：键盘、D/A、恒流源、采样电路、A/D一、方案论证与比较1.1直流稳压电源方案一：采用单极开关电源，由220V交流整理后，经开关电源稳压输出。

该方案的优点是电路效率高，但是此方案产生的直流纹波和干扰比较大，而且开关电源结构复杂。

方案二：采用交流电压经桥式电路整流滤波输出，直接进入稳压电路。

此方案的优点是电路简单、容易实现、方便调试，只是该方案功率损耗较大，但是在小型非连续工作系统中这些功耗可以承受。

综合考虑，选择方案二。

1.2恒流源模块方案一：由运算放大器、大功率场效应管、采样电阻、负载电阻等组成恒流源。

此方案既能满足输出电流达到2A的要求，也能较好地实现电压近似线性控制电流。

方案二：可通过由集成稳压器构成开关恒流源来构成恒流电路。

通过三端集成稳压器可构成开关稳压源。

当把电阻设为一定值时，当回路中负载发生变化时可有集成稳压器进行自动补偿从而使输出电流保持不变，但此电路带负载能力及调节精度存在一定难度。

综合考虑，本系统采用了方案一。

集成稳压器构成的开关恒流源电路图如下：二、系统设计2.1系统方案设计本系统以直流电流源为核心，msp430单片机为控制器，通过矩阵键盘来设置直流电源的输出电流，由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换模块输出模拟量，控制直流电流源的输入电压，随着输入电压的变化而输出不同的电流，设置步进等级可达1mA。

PID自控原理实验报告范文pid调节实验报告范文自动控制原理实验——第七次实验实验目的了解数字PID控制的特点，控制方式。

理解和掌握连续控制系统的PID控制算法表达式。

了解和掌握用试验箱进行数字PID控制过程。

观察和分析在标PID控制系统中，PID参数对系统性能的影响。

实验内容1、数字PID控制一个控制系统中采用比例积分和微分控制方式控制，称之为PID控制。

数字PID控制器原理简单，使用方便适应性强，可用于多种工业控制，鲁棒性强。

可以用硬件实现，也可以用软件实现，也可以用如见硬件结合的形式实现。

PID控制常见的是一种负反馈控制，在反馈控制系统中，自动调节器和被控对象构成一个闭合回路。

模拟PID控制框图如下：Ｕ（ｓ）Ｕ（ｓ）Ｅ（ｓ）KpKiKd输出传递函数形式：其中Kp为调节器的比例系数，Ti为调节器的积分常数，Td是调节器的微分常数。

2、被控对象数学模型的建立1）建立模型结构在工程中遇到的实际对象大多可以表示为带时延的一阶或二价惯性环节，故PID整定的方法多从这样的系统入手，考虑有时延的单容被控过程，其传递函数为：这样的有时延的单容被控过程可以用两个惯性环节串联组成的自平衡双容被控过程来近似，本实验采用该方式作为实验被控对象，如图3-127所示。

2）被控对象参数的确认对于这种用两个惯性环节串联组成的自平衡双容被控过程的被控对象，在工程中普遍采用单位阶跃输入实验辨识的方法确认和τ，以达到转换成有时延的单容被控过程的目的。

单位阶跃输入实验辨识的原理方框如图3-127所示。

对于不同的T1、T2和K值，得到其单位阶跃输入响应曲线后，由和得到和，再利用拉氏反变换公式得到To=To=t2-t1Ln1-Yoτ=t2Ln1-Yot13、采样周期的选择采样周期选择0.05s。

4、数字PID调节器控制参数的工程整定方法虽然PID调节可全面、综合的考虑系统的各项性能，但在工程实际中，考虑到工程造价和调节器的易于实现，长采用PID三个参数来对系统进行校正。

采用PID控制的LED恒流源设计杨思俊【摘要】通过c8051f020的控制使开关电源输出电流恒定并在LED负载变化的情况下仍可驱动LED高效、稳定的工作.恒流源系统由电源电路、BUCK主电路、驱动电路、电压电流采样电路、控制电路、显示电路、断路检测模块组成.电源模块采用接触式调压器,并对输出进行整流、滤波、稳压;降压电路采用超低导通电阻及快速响应时间的功率MOSFET作为调整管;单片机根据检测电流的大小采用PID 控制输出PWM波来控制调整管,改变其输出脉冲占空比,使LED驱动电源处于恒压和恒流状态.结果表明该系统电流精度高,纹波电压小,运行稳定,效率高.%The output current of switch power supply, controlled by c8051f020,is stable, and can still drive LED working efficiently and stably with the changing of the LED load. The constant current source is composed of Power supply circuit, BUCK main circuit, drive circuit, voltage and current sampling circuit, control circuit, display circuit and open circuit detection module. Power supply module uses the contact voltage regulator and perform rectifier, filter and voltage stability for the output; Buck circuit adopts low resistance and rapid response time MOSFET; CPU determines the constant voltage mode and constant current mode according to the sampling current and changes the output pulse duty ratio,which adopts PID Control, and makes the LED drive power supply in constant voltage or constant current. Results show that the system current is of high precision, small ripple voltage, stable running and high efficiency.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】4页(P82-85)【关键词】降压电路;恒流控制;PID控制;LED恒流源;c8051f020控制器;PWM占空比;PID算法【作者】杨思俊【作者单位】西安航空职业技术学院,西安 710089【正文语种】中文【中图分类】TN73LED恒流驱动电源的总体结构框图如图1所示，主要由如下几大部分组成：电源电路、BUCK主电路、驱动电路、电压电流采样电路、控制电路、显示电路、断路检测模块。

PID控制报告学院：电气学院专业班级：自动化08-06班姓名：程洪记学号：310808020606e(t) + u(t) + c(t) PID 校正装置是一种有源校正装置，它是最早发展起来的控制策略之一，在工业过程控制中有着最广泛的应用，其实现方式有电气式、气动式和液力式。

与无源校正装置相比，它具有结构简单、参数易于整定、应用面广等特点，设计的控制对象可以有精确模型，并可以是黑箱或灰箱系统。

总体而言，它主要有如下优点：（1）原理简单，应用方便，参数整定灵活。

（2）适用性强。

可以广泛应用于电力、机械、化工、热工、冶金、轻工、建材、石油等行业。

（3）鲁棒性强。

即其控制的质量对受控对象的变化不太敏感，这是它获广泛应用的最重要的一原因。

因为在实际的受控对象，例如由于受外界的扰动时，尤其是外界负荷发生变化时，受控对象特性会发生很大变化，为得到良好的控制品质，必须经常改变控制器的参数，这在实际操作上是非常麻烦的；又如，由于环境的变化或设备的老化，受控对象模型的结构或参数均会发生一些不可知的变化，为保证控制质量，就应对控制器进行重新设计，这在有些过程中是不允许的。

因此，如果控制器鲁棒性强，则就无须经常改变控制器的参数或结构。

PID 控制的原理PID 控制器是一种基于偏差在“过去、现在和将来”信息估计的有效而简单的控制算法。

而采用PID 控制器的控制系统其控制品质的优劣在很大程度上取决于 PID 控制器参数的整定。

PID 控制器参数整定，是指在控制器规律己经确定为PID 形式的情况下，通过调整PID 控制器的参数，使得由被控对象、控制器等组成的控制回路的动态特性满足期望的指标要求，达到理想的控制目标。

对于PID 这样简单的控制器，能够适用于广泛的工业与民用对象，并仍以很高的性价比在市场中占据着重要地位，充分地反映了PID 控制器的良好品质。

PID 控制器是通加对误差信号e(t)进行比例、积分和微分运算，其结果的加权，得到控制器的输出u(t)，该值就是控制对象的控制值。

数字pid实验报告数字PID实验报告引言：PID控制器是一种常见的控制器，广泛应用于工业自动化领域。

它通过不断调整输出信号，使被控对象的实际值与设定值尽可能接近，从而实现稳定控制。

本实验旨在通过数字PID控制器的设计与实现，探索其在控制系统中的应用。

一、实验目的本实验的主要目的是通过设计与实现数字PID控制器，研究其在控制系统中的性能与应用。

具体目标如下：1. 了解PID控制器的原理与基本结构；2. 掌握数字PID控制器的设计方法；3. 通过实验验证数字PID控制器的性能与稳定性。

二、实验原理PID控制器由比例控制器（P）、积分控制器（I）和微分控制器（D）组成。

其输出信号由这三个部分的加权和构成，分别对应于控制器的比例、积分和微分作用。

比例控制器根据被控对象的偏差大小进行调整，积分控制器根据偏差的积分进行调整，而微分控制器则根据偏差的变化率进行调整。

数字PID控制器是对传统PID控制器的一种改进，其主要特点是使用数字计算器来实现控制算法。

在数字PID控制器中，连续的时间变量被离散化为离散的时间变量，通过采样和量化，将控制信号转换为数字信号进行处理。

离散化的控制算法可以通过计算机进行实现，从而提高控制精度和稳定性。

三、实验器材与方法1. 实验器材：- 控制系统实验平台- 数字PID控制器模块- 电源供应器- 电压表、电流表等测量仪器2. 实验方法：(1) 搭建控制系统实验平台，将被控对象与数字PID控制器模块连接；(2) 设定被控对象的目标值，并调整PID控制器的参数；(3) 启动实验平台，观察被控对象的实际值与目标值的变化，并记录数据；(4) 根据实验数据，分析PID控制器的性能与稳定性。

四、实验结果与讨论在本实验中，我们选择了一个温度控制系统作为被控对象，通过数字PID控制器来实现温度的稳定控制。

在实验过程中，我们调整了PID控制器的参数，并记录了被控对象的实际温度值与目标温度值。

通过实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 比例控制器的参数对系统的响应速度有重要影响。

pid控制实验报告
pid控制是一种在控制系统中普遍使用的控制算法，用于调整输出以实现应用场景中的预定目标。

本报告分析了一个pid控制的典型应用，以定量说明pid控制在调整过程中的作用。

在实验中，使用某智能设备的内部电机模仿系统仿真，其电机的转速做为实验的目标值，其受控对象为位置跟踪控制，通过控制系统的PID控制算法，调整电机的转速。

实验结果显示，使用PID控制算法进行调整时，外部参数（q、P、I、D参数）的综合调整会对系统输出结果产生直接影响，这也是PID控制系统广泛使用的理由之一。

因此，可以得出结论：在应用PID控制时，需要综合考虑外部参数的合理调整，以达到最佳状态的控制结果。

此外，PID控制能够以高效的方式调节系统输出，而不要求对参数进行过多的设置，因此也极大提高了系统控制的可实现性。

第1篇一、实验目的1. 理解恒流源的基本原理和电路组成。

2. 掌握使用仿真软件进行恒流源电路设计和仿真的方法。

3. 分析恒流源电路的性能指标，验证设计方案的可行性。

二、实验原理恒流源是一种能够向负载提供恒定电流的电源，广泛应用于电子测试、半导体器件测试等领域。

恒流源电路通常由控制电路、放大电路和输出电路组成。

本实验采用Proteus仿真软件，设计并仿真一个简单的恒流源电路。

三、实验设备1. Proteus仿真软件2. 仿真元件：电源、电阻、电容、运算放大器、二极管等四、实验步骤1. 打开Proteus软件，创建一个新的仿真项目。

2. 在原理图编辑器中，根据恒流源电路原理图，搭建电路。

3. 设置仿真参数，如电源电压、电阻值等。

4. 进行仿真实验，观察电路输出电流的变化。

5. 分析仿真结果，验证设计方案的可行性。

五、实验结果与分析1. 电路搭建根据恒流源电路原理图，搭建如下电路：（1）电源：5V直流电源（2）电阻：R1=1kΩ，R2=10kΩ（3）运算放大器：LM358（4）二极管：1N41482. 仿真实验设置电源电压为5V，电阻R1为1kΩ，R2为10kΩ。

运行仿真实验，观察电路输出电流的变化。

仿真结果显示，电路输出电流稳定在1mA左右，满足设计要求。

3. 结果分析（1）在仿真实验中，改变电阻R1和R2的值，观察电路输出电流的变化。

当R1和R2的值变化时，电路输出电流随之变化，说明电路具有一定的可调性。

（2）通过仿真实验，验证了设计方案的可行性。

电路输出电流稳定，满足恒流源的基本要求。

六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了使用Proteus软件进行恒流源电路设计和仿真的方法。

2. 理解了恒流源电路的基本原理和电路组成。

3. 分析了仿真结果，验证了设计方案的可行性。

七、实验拓展1. 尝试使用不同的运算放大器，观察电路性能的变化。

2. 研究恒流源电路的温度特性，分析电路在温度变化时的稳定性。

3. 设计一个具有更高精度和稳定性的恒流源电路。

基于P I D控制的数字恒流源报告公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]天津工业大学测控仪器设计报告组号 2 组组员吴东航 08章一林 14郭伍昌 09学院机械工程学院专业测控技术与仪器指导教师隋修武2015 年 1 月 16 日目录摘要：针对各种低压电器校验及性能测试过程中需要高稳定、高精度的恒流源要求, 在对现有主要恒流源产品设计仔细分析的基础上, 设计了一种以AT89C51为核心的高稳定数控恒流源。

整个系统采用闭环PID控制, 输出PWM 波控制恒流源的电流。

经实际应用测试, 该恒流源输出电流可在10 mA 左右恒定, 当电源电压变化、负载电路变化时，恒流源的精度在±1mA以内。

1 课程设计的目的和意义测控系统设计是测控技术与仪器专业实践教学环节的重要组成部分，是“测控系统原理与设计”课程理论教学的有益补充，“测控系统原理与设计”是测控技术与仪器专业的一门综合性专业课，在理论教学的同时，要求学生掌握传感器的选型，测控电路的分析、设计、调试，微处理器的电路与程序设计、控制算法设计、计算机的综合应用等，以便对测控系统形成完整的认识。

通过本课程设计，完成基于PID控制的数字恒流源的设计，熟悉和掌握工业生产和科学研究中的测量和控制系统的组成原理及设计方法，学会运用所学的单片机、测控电路、控制算法等方面的知识，进行综合应用，设计出完整的测控系统，实现预期功能，培养自学能力、动手能力、分析问题能力和应用理论知识解决实际问题的能力。

2 设计任务设计基于PID控制的数字恒流源，设计要求如下1、采用8051系列单片机输出PWM波控制恒流源的电流。

2、采用PID控制算法，实现对恒流源的闭环控制。

3、恒流源的电压为5V，恒流输出10mA。

4、采用LCD液晶1602显示电流值。

5、当电源电压变化、负载电路变化时，恒流源的精度在±1mA以内。

3 设计背景相对于电压源, 电流源具有抗干扰能力强, 信号传输不受距离影响等。

基于增量式PID控制的数控恒流源作者：张苏红, 黄韬, 王进华, 郑细端来源：《现代电子技术》2011年第20期摘要：数控恒流源在计量、半导体、传感器等领域得到广泛应用，针对目前市场上大部分恒流源产品精度和智能化水平偏低等问题，提出了一种增量式PID控制的数控恒流源设计方法。

该系统通过单片机对恒流源模块的输出进行采样，采用增量式PID控制算法进行数值处理。

并通过Matlab仿真与传统PID控制算法进行对比。

实验结果表明其具有分辨率高、纹波小、高精度的特性。

关键词：单片机；恒流源模块；场效应管；增量式PID控制中图分类号：TN710-34； TM932 文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)20-0190-03Numerical Control Constant-current Source Based on Incremental PID ControlZHANG Su-- Xi-(1. College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China;2. Fuan Research Institute of Electrical Engineering, Fu'an 355000, China)Abstract： Numerical control constant-current source is widely applied in the metrology, semiconductor, sensor and other fields. In view of problems that accuracyand intelligence of the constant-current sources availabole in the market are low, a design method of numerical control constant-current source controlled by incremental PID is proposed in this paper. The sampling about the output of constant current source module is carried out through MCU. The incremental PID control algorithm is adopted to conduct the numerical processing, and contrasted with the traditional PID control algorithm through MATLAB simulation. The experimental result shows that the system has the characteristics of high resolution, low ripple and high accuracy, and can provide constant current for relevant projects.Keywords： MCU; constant-current source module; FET; incremental PID control0 引言随着半导体集成技术的发展，恒流源的研究已经入崭新的一个阶段。

... . .天津工业大学测控仪器设计报告组号 2 组组员吴东航1110340108章一林1110340114郭伍昌1110340109学院机械工程学院专业测控技术与仪器指导教师隋修武2015 年1 月16 日目录1 课程设计的目的和意义 (3)2 设计任务 (3)3 设计背景 (4)4 总体设计方案 (4)5 硬件电路设计 (5)5.1 采样模块 (5)5.2 滤波模块....................................................................................................... 错误!未定义书签。

5.3 运算放大模块 (7)5.4 A/D转换模块 (8)5.5 显示模块 (10)6 软件电路设计 (12)6.1流程图 (12)6.2 PID控制算法 (16)6.3 PWM输出 (17)6.4 A/D转换 (17)7 调试与仿真结果分析 (17)8 心得体会 (18)9参考文献 (19)附录一电路图 (19)附录二程序 (20)摘要：针对各种低压电器校验及性能测试过程中需要高稳定、高精度的恒流源要求, 在对现有主要恒流源产品设计仔细分析的基础上, 设计了一种以AT89C51为核心的高稳定数控恒流源。

整个系统采用闭环PID控制, 输出PWM波控制恒流源的电流。

经实际应用测试, 该恒流源输出电流可在10 mA 左右恒定, 当电源电压变化、负载电路变化时，恒流源的精度在±1mA以。

1 课程设计的目的和意义测控系统设计是测控技术与仪器专业实践教学环节的重要组成部分，是“测控系统原理与设计”课程理论教学的有益补充，“测控系统原理与设计”是测控技术与仪器专业的一门综合性专业课，在理论教学的同时，要求学生掌握传感器的选型，测控电路的分析、设计、调试，微处理器的电路与程序设计、控制算法设计、计算机的综合应用等，以便对测控系统形成完整的认识。

高效数控恒流源设计报告最终版本报告主要介绍了一种高效数控恒流源的设计方案，该方案采用了一种基于集成电路控制的恒流源电路，其具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，可以用于正负载电压变化大的场合，能够有效地提高恒流源的输出精度和稳定性。

本报告结合具体设计实例，详细介绍了该恒流源电路的设计原理、电路结构、参数选择等关键技术，以及在实验验证中的性能表现。

本文旨在为电子工程师和研究人员提供参考，供其在设计和应用过程中参考。

一、方案设计原理在电子设备中，恒流源作为一种重要的电源单元，通常用于需要稳定电流输出的场合，例如电池充电、LED 灯驱动、电流测量等等。

传统的恒流源通常采用电阻调节电流大小，但这种方式存在电流漂移大、电阻热耗大、温度漂移大等缺陷。

为解决这些缺陷，本设计方案采用了一种基于集成电路控制的电路方案。

该电路的基本原理是利用采样电阻将负载电流转化为一个电压信号，然后经过运算放大器等电路进行放大，再利用控制器对输出电压进行控制，以保证输出电流的大小。

其中，控制器可以选用数字型或模拟型，数字型采用微处理器或FPGA芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。

这种电路方案具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，能够满足大部分恒流源的应用需求。

二、方案设计细节1. 采样电阻的选取采样电阻是恒流源电路中的重要元器件之一，它起到将负载电流转化为电压信号的作用。

为保证其响应速度和精度，需要选用阻值尽可能小、精度尽可能高的采样电阻。

同时，为避免采样电阻过小导致的功耗过大和温度漂移过大，还需根据负载电流和制程工艺等因素进行合理的选择。

2. 运算放大器的设计由于采样电阻的阻值较小，其输出电压也相应很小，需要经过放大才能得到较大的量级。

因此，在电路中采用高精度的运算放大器进行放大，并对其负载容量、增益稳定等因素进行严格控制，以保证输出电压与输入电流之间的比值达到恒定。

3. 控制器的选取恒流源的控制器可以选择数字型或模拟型，其中数字型采用微处理器或FPGA 芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。

高精度PID控制恒流源刘璐;程方晓;王海彪【摘要】采用增量型PID控制算法和脉宽调制技术(PWM)控制串联开关型稳压电路的电流输出.采用单片机实时控制,辅以键盘控制、LCD显示,并通过A/D采样、D/A转换实现恒流控制.【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】7页(P282-288)【关键词】微处理器;恒流控制;PID控制;PWM;无静差【作者】刘璐;程方晓;王海彪【作者单位】长春工业大学电气与电子工程学院, 吉林长春 130012;长春工业大学电气与电子工程学院, 吉林长春 130012;长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TM933.1目前国内的直流恒流源主要利用单片机和可编程系统器件(Programmable System Device，PSD)控制开关直流稳压电源或数字化电压单元以达到数控的目的，其智能化程度较低。

现在市场上广泛流通的大部分恒流源产品的精度和稳定性又较低，通常不能完全满足具体的实验要求，而性能较好的恒流源价格又较为昂贵。

恒流源是输出电流保持恒定的电流源装置，在金属丝杨氏模量测量、金属薄膜电阻率测量、光电效应、磁阻效应及光电池特性测量等大学物理实验中广泛应用[1]。

传统的恒流源往往采用电位器调节输出电流，不仅无法实现精确步进，且精度较低[2]。

目前，恒流源的发展面向数字化，多采用模数和数模转换器以实现数字化控制，具有高精度、高稳定性、强拓宽性等特点[3]。

文中采用STM32作为核心控制单元，选用16位高精度的D/A转换器MAX541和24位高精度的A/D转换器ADS1211,实现了高精度数控直流恒流源的设计，该恒流源的输出电流可在0～2 000 mA内任意设定，具有输出电流范围宽、不随负载和环境温度变化而变化，且输出电流精度高、误差小等特点，在大多数需要高稳定、小功率恒流源的领域具有使用价值。