随着自动化技术、计算机技术、集成芯片制造技术的飞速发展，自动控制系统的设计、实现也出现了飞跃式的发展，从单输人单输出系统发展到多输人多输出系统，从基本的PID（ProportionalIntegral Differential）控制发展到目前种类繁多的控制、鲁棒控制、非线性控制、模糊控制、神经网络控制、滑模控制以及多种控制方法的结合控制技术，从自动控制系统的硬仵实现来看，从20世纪60年代的分立元器件到⒛世纪70年代的中、小规模集成电路、再到80年代流行的以单片机为的数字化自动控制系统，然后到目前的以DSP（数字信号处理器）为的高速、精密、智能的自动控制系统。

　　自动控制技术几乎应用于所有的工业部门，由于工业现场的工作环境、工作内容、控制对象、执行设备、动力设备、工作指标各不相同，因此工业控制的设计方法和实现手段也非常多，归纳起来，工业控制一般包括如下类别：过程控制、运动控制、速度伺服控制、位置伺服控制、点对点（I／O）控制等。过程控制和点对点（I／O）控制相对速度较慢，而运动控制和速度伺服控制以及位置伺服控制相对速度较快。

　　在过程控制、运动控制、速度伺服控制、位置伺服控制中，用得多的控制方法是数字PID控制算法，目前虽然有很多的控制方法都采用较新的控制算法，这些算法包括：积分分离PID控制算法、微分先行PID控制算法、带死区（dead-line）的PID算法、模糊PID算法等，但是这些算法都是建立在普通的数字PID控制算法的基础上的，普通的PID控制算法是其他一切控制算法的基础。虽然当前控制理论和控制技术在信息技术、集成电路制造技术的高速发展的推动下有了很大的发展，例如自适应控制、神经网络和模糊控制、鲁棒控制、滑模控制以及控制等很多现代控制方法都得到广泛的应用，但是数字PID控制仍然是一种稳定的、可靠的、实现简单的、使用广泛的控制方法。

　　PID控制是技术成熟的一种控制方法，特别是在控制对象的模型未知或难以建立时，常常采用PID控制方法。PID控制原理简单、实现方便，并且适应性广、鲁棒性强，其控制品质对被控对象特性的变化不是很敏感。随着计算机技术的发展，在PID控制的基础上，出现了很多改进的数字PID控制方法，如微分先行PID控制、积分分离PID控制、带死区的PID控制（非线性PID控制）等。对于数字PID控制方法，又分为增量式PID控制算式和位置式PID控制算式。

　　本在DSP内部设置参考输入量，通过LF2407的片上10bit AD转换器采样，把被控对象的实际输出量采集到DSP中，经过DSP的数字运算处理后，通过外部的DA转换芯片（AD7237）进行数／模转换，得到实际的模拟控制量去控制被控对象，使之按照系统的设置运行工作。       ｜

　　另外本将在数字PID控制器的基础上，介绍基于LF2407的模糊PI控制器的实现。虽然数字PID控制器算法简单，不需要数学模型，且稳定性好、可靠性高。如果使用同样系数的PID控制器，一旦被控对象的工况发生变化，其控制品质将随之下降。也就是说如果在被控对象空载的情况下设定了PID控制器的各个参数，而当被控对象的温度、所加负载以及速度变化时，PID控制器的控制品质将会下降。为此，控制理论提出了模糊PI控制器。模糊PI控制器是在Pl控制器的基础上改进的，它的参数Kp、凡将由模糊控制规则和经验决定。当被控对象的特性变化时，模糊PI控制器的参数纬、氏也随着发生变化，从而使得控制品质在各种不同的工况下均有良好的指标，满足工业控制的要求。

　　本介绍的数字PID控制器和模糊PI控制器的用途非常广泛，可以用于大多数工业控制现场，但不能应用于生物医疗设各、仪器的研制，因为采用本介绍的数字PID控制器和模糊Π控制器为了获得较快的动态过程，在状态变化的过渡过程中存在超调，而且对超调的抑制仅仅是采用微分环的作用，而模糊Pl控制器中干脆就没有微分环节，这在工业生产部门是可以容忍的，而在生物医疗设各中却万万不能出现，生物医疗设各的自动控制设计的一个显著特点就是要抑制超调，而情愿牺牲其他的动态指标。

　　把本介绍的数字PID控制器和模糊PI控制器应用于工业控制现场，其动态指标的各方面比普通的控制器均有所提高，详细的指标评价在总结中有论述。图是一个典型的采用数字PID控制器的，基于LF2407 DSP的速度控制系统的结构示意图。

　　图 基于LF2407 DSP的速度控制系统的结构示意图

　　如图所示，系统由DSP LF2407A作为控制器，由它产生一个数字控制量送入DA转换器，此处DA转换芯片采用AD7237，由它进行数／模转换，得到模拟控制量，送人执行器，由执行器产生具有一定电流的功率控制量去直接控制电机，以上是一个开环的过程。自动控制系统中采用测速电机来测被控电机的转速，然后转换为模拟电压信号反馈给控制器LF2407A的片上外设——AD转换器。另外需要注意的是，测速电机种类繁多，根据不同的测速指标，测速电机的价格差别也很大，有的测速电机需要上万元，而普通的测速电机只有几百元甚至几十元，设计者一定要根据自身系统设计的需要购买，否则将大大增加系统的成本，难以推向市场。

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