Arduino平台製作PID控制器

洪嵐峰

所需零件：

Arduino UNO開發板
5V直流電源
16x2液晶顯示屏
蜂鳴器
L293D馬達驅動模組
直流電機
紅色、藍色、綠色LED
電位器
電阻器
杜邦線
連接腳位：

Arduino UNO的5V引腳連接到L293D馬達驅動模組的5V腳。
Arduino UNO的GND引腳連接到L293D馬達驅動模組的GND腳。
Arduino UNO的9號引腳連接到L293D馬達驅動模組的ENA腳。
Arduino UNO的10號引腳連接到L293D馬達驅動模組的IN1腳。
Arduino UNO的11號引腳連接到L293D馬達驅動模組的IN2腳。
Arduino UNO的A0引腳連接到電位器。
Arduino UNO的2號引腳連接到蜂鳴器。
Arduino UNO的3號引腳連接到紅色LED。
Arduino UNO的4號引腳連接到藍色LED。
Arduino UNO的5號引腳連接到綠色LED。
程式碼：

arduino

#include <LiquidCrystal.h>

#define KP 2
#define KI 5
#define KD 1
#define setpoint 500
#define motorPin1 10
#define motorPin2 11
#define enaPin 9
#define buzzerPin 2
#define redPin 3
#define bluePin 4
#define greenPin 5

int sensorPin = A0;
float error = 0;
float previous_error = 0;
float integral = 0;
float derivative = 0
float output = 0;

LiquidCrystal lcd(7, 6, 13, 12, 8, 9);

void setup() {
pinMode(motorPin1, OUTPUT);
pinMode(motorPin2, OUTPUT);
pinMode(enaPin, OUTPUT);
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
pinMode(redPin, OUTPUT);
pinMode(bluePin, OUTPUT);
pinMode(greenPin, OUTPUT);
analogWrite(enaPin, 255);
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("PID Controller");
delay(1000);
}

void loop() {
int sensorValue = analogRead(sensorPin);
error = setpoint - sensorValue;
integral = integral + error;
derivative = error - previous_error;
output = (KP * error) + (KI * integral) + (KD * derivative);
previous_error = error;

if(output > 0) {
digitalWrite(motorPin1, HIGH);
digitalWrite(motorPin2, LOW);
}
else {
digitalWrite(motorPin1, LOW);
digitalWrite(motorPin2, HIGH);
}

analogWrite(enaPin, abs(output));

lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Setpoint: ");
lcd.print(setpoint);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Sensor: ");
lcd.print(sensorValue);

if(error < 0) {
digitalWrite(redPin, HIGH);
digitalWrite(bluePin, LOW);
}
else {
digitalWrite(redPin, LOW);
digitalWrite(bluePin, HIGH);
}

if(abs(error) < 10) {
digitalWrite(greenPin, HIGH);
tone(buzzerPin, 1000, 500);
}
else {
digitalWrite(greenPin, LOW);
noTone(buzzerPin);
}

delay(50);
}



以上程式碼的作用如下：

1. 宣告所需使用的變數和常數。
2. 設定Arduino UNO的輸出引腳和L293D馬達驅動模組的控制引腳。
3. 初始化LCD顯示屏。
4. 在`loop()`函數中，讀取感測器的數值，計算誤差、積分和微分，根據PID控制器的計算結果調整電機的輸出。
5. 更新LCD顯示屏的內容。
6. 根據誤差的正負和大小，控制紅色、藍色和綠色LED的亮滅。
7. 根據誤差的大小，控制蜂鳴器的鳴叫。

您可以根據您的需求調整PID控制器的參數，例如`KP`、`KI`和`KD`的值，以獲得更好的控制效果。