1. 研究目的与意义及国内外研究现状

经典PID控制算法广泛应用于各工业控制领域，在本设计中，通过PID参数结合PWM技术使帆板在容许的角度误差范围内，实现在实验者设置的倾角附近小幅摆动，以实现整个闭环系统的恒量运行。通过这个实验，可以进一步掌握嵌入式编程这一基础技能，同时加深对PID算法的理解。

国内外研究现状

PID控制是过程控制中广泛应用的一种控制。 PID控制器早在30年代末期就已出现。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。经过50多年来的不断更新换代，PID控制得到了长足的发展。特别是近年来，随着计算机技术的飞速发展，发生了由模拟PID控制到数字PID控制的重大转变。与此同时还涌现出了许多新型PID控制算法和控制方式。例如，非线性PID控制、自适应控制、最优控制、预测控制、鲁棒控制和智能控制等等。

2. 研究的基本内容

为了更好的理解及完成实验，整个实验由易到难分三步来完成： 第一步，手动掀起帆板，通过传感器mpu6050来完成倾斜角度的测量，同步将角度信息显示在屏上；第二步，通过矩阵键盘对风机进行调速，达到帆板角度变化目的，观测风机的非线性和最大吹起角度；第三步，通过按键设置帆板倾斜角度，单片机通过pid控制算法来对风机进行自动调速，实现帆板保持在设定角度位置，同时误差在指定范围内发出声音警示来供观测者验证。

本实验结构原理框图见图1，被控制对象为简易帆板，传感器为倾角传感器，执行器为直流轴流风机，人机接口为矩阵按键，显示设备为无字库lcd屏，电源有 12v和 5v，mcs-51单片机为主控制器.

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案:

第一步，手动掀起帆板，通过传感器mpu6050来完成倾斜角度的测量，同步将角度信息显示在屏上，并通过虚拟示波器显示角度变化的曲线；

第二步，通过矩阵键盘对风机进行调速，达到帆板角度变化目的，观测风机的非线性和最大吹起角度；

4. 参考文献

[1]杨波,邓彬伟,李滦,邱云翔. 一种新的高精度帆板倾角控制系统设计方案[j]. 黄石理工学院学报,2012,01:13-16.

[2]严飞,姜源. 一种帆板控制系统的设计[j]. 南通职业大学学报,2012,01:84-86.