该设计使用增量PID算法在FPGA的智能湿度控制系统中实现中央控制模块。传统的PID算法相比，增量式PID算法具有计算误差小，恒温阀芯对控制量的影响小，无手动，自动冲击切换等优点。靠性。且基于FPGA的硬件电路设计方法在控制精度，速度，稳定性以及使用用于微控制器的软件编程方法实现PID控制的其他方面具有无可比拟的优势。芯片计算机。着社会的发展，湿度作为重要的环境参数，人们逐渐认识到湿度标准对人体健康和生产车间技术水平的影响和重要性。别是，一些高级实验室和生产车间（例如半导体芯片车间）必须在湿度恒定的环境中工作。设计使用基于FPGA平台的PID控制算法的高级理论，并使用Verilog HDL语言和性能卓越的湿度控制器的原理图混合设计。拟PID由于其灵活的结构，良好的鲁棒性和高可靠性[1]而已成为最广泛使用的控制方法。是，由于计算机进入了控制领域，特别是微处理器的开发，例如单片计算机，因此已经开始使用软件编程来实现数字PID控制器来代替模拟PID控制器。泛用于许多不同的控制领域。管该方法具有控制灵活和实用修改的优点，但也具有稳定性和可靠性差，精度和速度低的缺点。
于其体积小，集成度高，FPGA使用EDA技术设计FPGA内部的硬件电路，它不仅继承了先前方法的优点，而且具有精度和速度。片机具有无与伦比的控制能力和高稳定性[2]。个控制系统的中心和关键点是PID控制算法的实现，该算法与湿度控制系统的性能直接相关。此基础上，本设计分析了传统PID的工作原理，结合了FPGA的特点，并采用改进的增量PID算法进行设计和实现。PID控制在模拟控制系统中仍然占有重要地位。统模拟PID控制系统的示意图如图1所示。整后的PID控制是一种控制律，可对偏差执行比例（P），积分（I）和微分（D）变换。中，KP是模拟控制器的比例增益，TI是模拟控制器的积分时间常数，TD是模拟控制器的差分时间常数。FPGA是一种数字芯片，只能处理数字信号而不能控制模拟PID，因此必须离散化模拟PID并根据时间差d实施PID算法。’采样。此，方程（2）中的微分和积分这两个术语都应包含在内，因此，本文的内容应予以离散化。中，k是样本数，即比例系数，它是积分常数和微分常数。式（7）是离散位置PID算法的表达式。式（10）是增量式PID控制算法的表达式。过比较和分析，已知在相同的控制参数下，增量式PID控制算法具有比传统PID控制更快的响应速度和较小的溢出的优点。设计使用增量PID控制算法来完成控制。合设计要求和设计难度，本设计采用并行结构来实现增量式PID控制器。据等式（10），PID控制器系统结构的框图如图2所示。
其他结构相比，该结构不仅减少了乘法器和加法器，而且节省了资源FPGA内部电路简单，速度快，稳定性和可靠性高。据图2的结构，FPGA内部采用了自顶向下的设计方法。个系统分为三个子模块：偏差生成模块，参数乘法模块和并行加法模块。后，将三个子模块集成到采用示意性设计方法的更高级别的模块中。个子模块如下所述。模块主要用于在采样A / D之后生成参考值r（k）和反馈值y（k）之间的偏差值e（k），先前的偏差值e（k- 1）和前两个第二偏差值e（k-2）。
设计用Verilog HDL语言描述，由于偏差值可以为负，因此在程序中将r（k），y（k）扩展为位，然后进行补充补码运算一点一点地加上1，代码的一部分总是@（posege clk）begin temp1 <= {rk [7]，rk}; emp2 <=〜{yk [7]，yk} 1; ek0 <= temp1 temp2; ek1 <= ek0; ek2 <= ek1;结束。e（k-1）和e（k-2）设计寄存器以通过控制时钟的上升沿来完成输出。过仿真测试，仿真数据完全符合设计要求。块首先使用扩展的响应曲线方法，根据阶段的响应特性和实际经验，获得PID控制算法所需的三个参数KP，KI和KD。
后根据A = KP KI KD，B =-（KP 2KD），C = KD分别计算系数A，B，C。
后，FPGA内部乘法器的IP内核用于完成此设计所需的有符号乘法运算。计完成后，仿真测试将检查其是否正确。后，添加了三个数量的产品。样，并行宏加法器模块用于完成该模块。样，无需编写并行编程加法器即可完成子模块的设计。方法不仅设计快速，而且性能稳定可靠。设计完每个子模块之后，便形成了一个完整的增量式PID控制系统，最终的系统仿真方案如图4所示。设计基于对增量PID算法的详细分析，并基于Altera的Cyclone II EP2C5Q208C8芯片，使用现代EDA技术，设计并实现了子模块。过模拟测试，卡级调试和反复修改，它的设计可以满足湿度控制系统的性能要求。以对该模块进行少许修改以形成PID控制器的IP内核，这对于使用灵活的NIOS II内核进行系统级调用和移植到其他PID控制系统非常方便。
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