（失败）实验3：ardunio 最简单的PID实验

        PID是控制领域的最常见方法，入门必备。在看了关于PID的相关教程后，想在ardunio上实践一下，鉴于手头的元器件不多，而且掌握的知识也不多，因此我开始想怎么才能做一个最简单的PID实验。在第一节实验中学习了最简单的PWM操作，那这次就做一个跟PWM相关的吧。

       实验大体思路：PWM占空比控制输出电压。固定占空比的PWM波通过一阶的RC电路滤波后，输出电压波形会从方波转化为接近直线的恒压波形。其中电压的大小与占空比成相近的线性关系。那么下面给出PID的方框图，来分析一下这个实验中的输入、偏差、输出、被控量都是什么。

PID控制器方框图

      PID属于闭环控制，闭环控制区别于开环控制的最显著的区别就是反馈的引入，那我们就从反馈入手，在这个实验里反馈就是电路最终输出的电压值，也就是我们想要控制的那个值。与之相对应我们想要得到的电压的那个值（设定值），就是PID的输入了，输入与反馈的差是偏差值，偏差值经过PID控制器计算后得到一个输出值，我们需要通过这个输出值来控制电路来产生我们需要的电压，这个电路里唯一可以控制的就是PWM的占空比，而且占空比与电压大致呈线性关系，因此PID控制器的输出就是占空比了。 

    下一步我们需要搭建电路了，在搭建电路之前我们需要一些简单的电路分析，ardunio的针脚的PWM输出的电压0V-5V，那么作为反馈引入计算时，需要用ardunio测量输出电压，ardunio有15个模拟量输入口，默认可以测量0-5V电压，每个口的最大通过电流值是40mA。电压值这里可以不用担心了，因为输出最大才是5V，那么需要考虑电流值，5V/40mA=125Ω，那么当电路中存在125欧姆时，就不会烧ardunio了。下面我们在看RC滤波电路的设计，RC电路上是一个低通滤波器，根据电路知识可知道RC的频率一般取值是PWM频率的1/10，我们假设还采用实验2中2分频PWM波，那么pwm的频率是，16Mhz/256/2=31.25Khz，那么RC电路频率为3125hz，即f=1/（2π*RC）=3125.那么RC=0.00005093，如果我们电阻选择200Ω的话，C=0.0000002546f=0.2546μf，我手头上正好有0.1μf的104瓷片电容，那么我把电阻增加到500Ω，C=0.1018μf。这时我从淘宝上买到了一包500Ω的电阻，

编程之前简单构思一下：setup（）中完成计时器的设置，com端口的设置。LOOP（）中等待接收com口发来的电压值，如果电压值在正常范围内则交给PID进行运算，这时候将实际电压值通过com口输出到ide中。

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经过实际验证。。。完全不可行，经过RC电路后电压依旧身份不稳定，即使不用PID控制，波峰与波谷电压依旧相差很大，而且跳跃的频率是大于PID控制的执行周期，因此并不可行，实验失败。