基于MSP430單片機的PID參數整定義

　　本文研制的便攜式PID參數整定儀主要具備如下功能：

　　(1)模擬信號輸入。能夠采樣接入標準的4～20mA電流信號，方便信號的處理。今后在此基礎上可以進行擴展，從而使其能夠接收更多的標準信號。

　　(2)模型辨識部分。設系統模型為二階加滯后模型，采用基于頻域的模型便是算法辨識出系統模型。

　　(3)PID參數的計算。根據辨識的模型，運用幅值相位裕度法與RGA失調因子法完成。

　　對PID控制器的自整定算法;其中幅值相位裕度法整定公式為：

　　其中T為時間常數，Am為幅值裕度，φm為相位裕度。通常情況下一般取Am≥2，φm=30～60°。

　　RGA失調因子法整定公式為：

　　(4)人機交互接口。能通過鍵盤進行參數的設置、修改，并且能夠將實時信息以及整定的結果等通過LCD顯示。

　　這些功能組合構成了便攜式的PID參數自整定器。

　　3 PID參數整定儀的硬件電路設計

　　多變量便攜式PID參數整定儀由于其可以隨身攜帶，所以我們采用3.3V電池對其供電。這就要求裝置盡量保持低功耗以延長電池壽命，MSP430單片機正是由于其低功耗而被廣泛采用，因此選擇MSP430F169作為PID參數整定儀的控制器。

　　MSP430F169具體特性如下：

　　(1)低工作電壓范圍：1.8～3.6V;

　　(2)超低功耗，五種省電模式;

　　(3)從待機模式喚醒6μs;

　　(4)3通道DMA，12-Bit A/D轉換器，雙12-Bit D/A同步轉換器;

　　(5)串行通訊接口(USART0)，功能如異步UART或同步SPI或I2C;

　　(6)串行通訊接口(USART1)，功能如異步UART或同步SPI;

　　(7)具有可編程電平檢測的供電電壓管理器/監控器;

　　(8)串行在線編程，無需外部編程電壓，可編程的安全熔絲代碼保護;

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

　　本整定儀適用于任何過程而不用管其暫態類型。根據PID參數整定原理和功能，系統的硬件框圖如圖2所示，圖3給出了4～20mA電流輸入的AD調理電路圖。