1. プログラム

1.1 計算式

プログラムの元になるPID制御の計算式は式1の通りです。

　MVn = MVn-1 + Kp(en-en-1) + Ki en + Kd*1・・・式1

※MVn　：　今回操作量

※MVn-1 ：　前回操作量

※Kp,Ki,Kd：　比例,積分,微分項のパラメータ

※en　　：　今回の偏差

※en-1　　：　前回の偏差

※en-2　　：　前々回の偏差

1.2 接続

図1,黄色線部の様に、ArduinoUNOの2番ピンと3番ピンをジャンプワイヤーで接続するだけでOKです！

図1：ArduinoUNO回路図

1.3 プログラム

PID制御をArduinoIDEでプログラムにしたものを下記に示します。

内容としては、3番ピンから出したPWM信号のDuty比を2番ピンで測定し、測定結果と目標値のズレから次に3番ピンから出力するPWM信号のDuty比を式1から求め出力する事を繰り返します！

/*NOBのArduino日記！_PID制御！プログラム編_20170330*/
double setpoint = 180, Kp = 0.1, Ki = 0.1, Kd = 0.1;
double input = 0, MVn = 0, MVn1 = 0, en = 0, en1 = 0, en2 = 0;

// PWMのD比測定(詳細はコチラ)
volatile float Duty;
volatile unsigned long UpNew, UpOld, DownNew, DownOld;
void SUB() {
  if (digitalRead(2) == LOW) {
    DownOld = DownNew; DownNew = micros();
    Duty = ((DownNew - UpNew) * 1000) / ((UpNew - UpOld)) * 0.1;
  }
  else {
    UpOld = UpNew; UpNew = micros();
    Duty = ((DownNew - UpOld) * 1000) / (UpNew - UpOld) * 0.1;
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(3, OUTPUT); pinMode(2, INPUT_PULLUP); //3ﾋﾟﾝ出力2ﾋﾟﾝ入力設定
  attachInterrupt(0, SUB, CHANGE);
}//2ピンの電圧変化時にSUB実行

void loop() {
  input = map(Duty, 0, 100, 0, 255); //2ﾋﾟﾝ入力値取得
  en2 = en1; //前々回の偏差
  en1 = en; //前回の偏差
  en = (setpoint - input); //今回の偏差
  MVn1 = MVn;  //前回操作量
  MVn = MVn1 + Kp * (en - en1) + Ki * en + Kd * ((en - en1) - (en1 - en2)); //PID制御量計算
  MVn = constrain(MVn, 0, 255); analogWrite(3, MVn); //3ﾋﾟﾝから出力
  Serial.print("input="); Serial.print(input);
  Serial.print(",output="); Serial.println(MVn); delay(1000);
}