陈 斌，杨安平

（长沙理工大学 电气与信息工程学院，湖南 长沙 410004）

传统的电液比例阀控制系统大都采用硬件电路控制，其系统设计需要专家设计、专家维护，并且成本很高，控制精度不是很理想，所以传统的电液比例阀系统的应用受到限制[1]。因此新型比例阀的设计一直成为研究的热点。本文设计了一种用单片机控制的电液比例阀，其以软件代替部分复杂的硬件电路，并且结合了PID算法，使系统的控制精度和响应速度大大提高，其维护简单，适合广泛应用，值得推广。

1 PID控制器概述

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。PID控制器是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制，模拟PID控制系统原理框图如图1所示，系统由模拟PID控制器和被控对象组成。

图1 模拟PID控制系统原理框图

PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值 rin（t）与实际输出值 yout（t）构成偏差：

PID控制规律为：

写成传递函数的形式为：

式中，Kp为比例常数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。

计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，因此，连续PID控制算法不能直接使用，需要采用离散化的方法。在计算机PID控制中，使用的是数字PID控制器。

按模拟PID控制算法，以一系列的采样时刻点KT代表连续时间t，以矩形法数值积分近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，可得离散PID表达式：