ARM微处理器上的智能PID控制系统设计与实现

PID（比例-积分-微分）控制是一种广泛应用在过程控制系统中的算法，因其结构简单、易于理解而被广泛采用。然而，由于不同的应用场景和控制需求，PID控制的实现会有所差异。在ARM控制器中，尤其是以高性能且低功耗的微处理器如ARM Cortex-M系列的3C4480为例，设计智能PID控制系统具有重要意义。 该硕士学位论文由郑飞撰写，针对三相全控整流桥与阻性负载的实际情况，目标是设计一种能够精确控制主电路电压的智能数字PID控制系统。硬件设计中，系统的核心是采用10位ADC进行信号采集，利用矩阵键盘作为输入设备，配合640x480的液晶显示器作为人机交互界面，串口则作为与上位机的通信模块，实现远程监控。此外，利用内置PWM模块产生16MHz信号，并通过低通滤波器转化为0-5V的控制信号，驱动主电路控制器。 在软件设计上，作者深入研究了uC/OS II操作系统内核源码，将其移植到32位微处理器平台，作为系统软件的基础，确保子程序的高效执行。图形用户界面（uC/GUI）被选用来处理LCD显示和控制任务。PID算法采用了增量式数字PID形式，通过标准化算法来优化参数选择。实时钟RTC被集成，确保系统具备定时运行和模式切换的能力，同时支持上位机对程序的远程控制。 论文详细阐述了智能PID控制系统在三相全控桥主电路中的具体应用，包括调试过程中遇到的问题以及未来可能的改进方向。关键词集中在PID控制、ARM技术和嵌入式操作系统（uC/OS）的应用。从技术分类来看，这篇论文属于TM934.73（电力电子与电力传动）和TM932（自动控制技术）的范畴。 该论文不仅提供了PID控制在ARM控制器中的具体设计实例，还展示了如何通过精心的软硬件结合和优化实现高效、智能化的控制，对于理解和实践嵌入式PID控制具有实用价值。