PID调节有关介绍

123wys

当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器（比例-积分-微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。

PID调节方法

PID是工业生产中最常用的一种控制方式，PID调节仪表也是工业控制中最常用的仪表之一，PID 适用于需要进行高精度测量控制的系统，可根据被控对象自动演算出最佳PID控制参数。

PID参数自整定控制仪可选择外给定（或阀位）控制功能。可取代伺服放大器直接驱动执行机构（如阀门等）。PID外给定（或阀位）控制仪可自动跟随外部给定值（或阀位反馈值）进行控制输出（模拟量控制输出或继电器正转、反转控制输出）。可实现自动/手动无扰动切换。手动切换至自动时，采用逼近法计算，以实现手动/自动的平稳切换。PID外给定（或阀位）控制仪可同时显示测量信号及阀位反馈信号。

PID光柱显示控制仪集数字仪表与模拟仪表于一体，可对测量值及控制目标值进行数字量显示（双LED数码显示），并同时对测量值及控制目标值进行相对模拟量显示（ 双光柱显示），显示方式为双LED数码显示+双光柱模拟量显示，使测量值的显示更为清晰直观。

PID参数自整定控制仪可随意改变仪表的输入信号类型。采用最新无跳线技术，只需设定仪表内部参数，即可将仪表从一种输入信号改为另一种输入信号。

PID参数自整定控制仪可选择带有一路模拟量控制输出（或开关量控制输出、继电器和可控硅正转、反转控制）及一路模拟量变送输出，可适用于各种测量控制场合。

PID参数自整定控制仪支持多机通讯，具有多种标准串行双向通讯功能，可选择多种通讯方式，如RS-232、RS-485、RS-422等，通讯波特率300～9600bps 仪表内部参数自由设定。可与各种带串行输入输出的设备（如电脑、可编程控制器、PLC 等）进行通讯，构成管理系统。

1.PID常用口诀：

参数整定找最佳，从小到大顺序查

先是比例后积分，最后再把微分加

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大

曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳

曲线偏离回复慢，积分时间往下降

曲线波动周期长，积分时间再加长

曲线振荡频率快，先把微分降下来

动差大来波动慢。微分时间应加长

理想曲线两个波，前高后低4比1

一看二调多分析，调节质量不会低

2.PID控制器参数的工程整定，各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：

温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s

压力P: P=30~70%,T=24~180s,

液位L: P=20~80%,T=60~300s,

流量F: P=40~100%,T=6~60s。[1]

沈伦

请教一个问题：

做的是一个由51单片机控制的直流电动机调速系统，我使用的是增量式PID算法，输入为偏差速度，请问输出的是速度么？？如果是，请问要怎么才能转化为PWM波。我没有AD/DA模块可以去测量电压那些东西，我是使用光电编码盘测速的。请问我要怎么才能够控制到电动机的速度？？如果可以的话，请详细解释一下。下面给出我使用的PID算法。
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned int uint16;
typedef unsigned long int uint32;
//??函数声明
void PIDOutput ();
void PIDOperation ();
//================================================================
typedef struct PIDValue
{
uint32 Ek_Uint32[3]; //差值保存，给定和反馈的差值
uint8 EkFlag_Uint8[3]; //符号，1则对应的为负数，0为对应的为正数
uint8 KP_Uint8;
uint8 KI_Uint8;
uint8 KD_Uint8;
uint16 Uk_Uint16;//上一时刻的控制电压
uint16 RK_Uint16;//设定值
uint16 CK_Uint16;//实际值
}PIDValueStr;
PIDValueStr PID;
uint8 out ;// 加热输出
uint8 count;// 输出时间单位计数器
/*================================================================
PID = Uk + KP*[E(k)-E(k-1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)];(增量型PID算式)
函数入口: RK(设定值),CK(实际值),KP,KI,KD
函数出口: U(K)
//PID运算函数
================================================================*/
void PIDOperation (void)
{
uint32 Temp[3];//中间临时变量
uint32 PostSum;//正数和
uint32 NegSum;//负数和
Temp[0] = 0;
Temp[1] = 0;
Temp[2] = 0;
PostSum = 0;
NegSum = 0;
if( PID.RK_Uint16 > PID.CK_Uint16 )//设定值大于实际值否？
{
if( PID.RK_Uint16 - PID.CK_Uint16 >10 )//偏差大于10否？
{
PID.Uk_Uint16 = 100;}//偏差大于10为上限幅值输出(全速加热)
else
{
Temp[0] = PID.RK_Uint16 - PID.CK_Uint16;//偏差<=10,计算E(k)
PID.EkFlag_Uint8[1]=0;//E(k)为正数,因为设定值大于实际值
//数值移位
PID.Ek_Uint32[2] = PID.Ek_Uint32[1];
PID.Ek_Uint32[1] = PID.Ek_Uint32[0];
PID.Ek_Uint32[0] = Temp[0];
//================================================================
if( PID.Ek_Uint32[0] >PID.Ek_Uint32[1] )//E(k)>E(k-1)否？
{
Temp[0]=PID.Ek_Uint32[0] - PID.Ek_Uint32[1];//E(k)>E(k-1)
PID.EkFlag_Uint8[0]=0; }//E(k)-E(k-1)为正数
else
{
Temp[0]=PID.Ek_Uint32[0] - PID.Ek_Uint32[1];//E(k)<E(k-1)
PID.EkFlag_Uint8[0]=1; }//E(k)-E(k-1)为负数
//================================================================
Temp[2]=PID.Ek_Uint32[1]*2 ;// 2E(k-1)
if( (PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2])>Temp[2] )//E(k-2)+E(k)>2E(k-1)否？
{
Temp[2]=(PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2])-Temp[2];//E(k-2)+E(k)>2E(k-1)
PID.EkFlag_Uint8[2]=0; }//E(k-2)+E(k)-2E(k-1)为正数
else
{
Temp[2]=Temp[2]-(PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2]); //E(k-2)+E(k)<2E(k-1)
PID.EkFlag_Uint8[2]=1; }//E(k-2)+E(k)-2E(k-1)为负数

//================================================================
Temp[0] = (uint32)PID.KP_Uint8 * Temp[0];// KP*[E(k)-E(k-1)]
Temp[1] = (uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0];// KI*E(k)
Temp[2] = (uint32)PID.KD_Uint8 * Temp[2];// KD*[E(k-2)+E(k)-2E(k-1)]
//以下部分代码是讲所有的正数项叠加，负数项叠加?
//KP*[E(k)-E(k-1)]
if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0)
PostSum += Temp[0];//正数和
else
NegSum += Temp[0];//负数和
// KI*E(k)
if(PID.EkFlag_Uint8[1]==0)
PostSum += Temp[1];//正数和

//KD*[E(k-2)+E(k)-2E(k-1)]
if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0)
PostSum += Temp[2];//正数和
else
NegSum += Temp[2];//负数和
//U(K)
PostSum += (uint32)PID.Uk_Uint16;

if(PostSum > NegSum )// 是否控制量为正数
{ Temp[0] = PostSum - NegSum;
if( Temp[0] < 100 )//小于上限幅值则为计算值输出
PID.Uk_Uint16 = (uint16)Temp[0];
else
PID.Uk_Uint16 = 100;//否则为上限幅值输出
}
else//控制量输出为负数，则输出0(下限幅值输出)
PID.Uk_Uint16 = 0;
}
}
else
{ PID.Uk_Uint16 = 0; }
}

faron

谢谢分享，受益匪浅{:1106_362:}

maboy

写的挺严谨的……挺好{:1106_362:}

fanzju

2.PID控制器参数的工程整定，各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：
温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
压力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量F: P=40~100%,T=6~60s。

口诀还是挺难得，这个经验型的还好，下次试试看

nosibe

好贴！！{:1106_382:}

123wys

fanzju 发表于 2015-11-7 10:57
2.PID控制器参数的工程整定，各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：
温度T: P=20~60%,T=180~600s,D ...

嗯，确实是这样。

123wys 于 2015-11-07 14:05:48 补充以下内容:
谢谢啊

123wys

faron 发表于 2015-11-7 10:52
谢谢分享，受益匪浅

嗯  这样还是不错的{:1106_362:}

123wys

沈伦 发表于 2015-11-7 10:43
请教一个问题：

做的是一个由51单片机控制的直流电动机调速系统，我使用的是增量式PID算法，输入为偏差 ...

这个问题我得好好考虑

123wys

{:1106_362:}

123wys

顶一下。。。

chenhaijunsjy

先看看是什么呢