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电子发烧友论坛|
我正在尝试理解和使用PID。该应用将是一个简单的温度控制器（理解后，我将与其他传感器一起工作）。这将通过读取一个NTC和加热器将是一个电阻器。它将在PIC18F2550@HS 20MHz下运行；我阅读了AN937和AN964，试图理解PID，但还有一些事情需要理解：一般公式是V=(Kp*E)+(T*Ki*(E1+E2+E3...)+（Kd *（EN -E（N-1））/T），对吗？V是我需要多少来改变我的PWM值，以点偏移值，E是值读偏移，对不对？是否需要时间来获取N个样品或得到每个样品？我知道Kp、Kd和Ki是我需要手动发现或实现自动调优例程的常量。这些常量可能不是一个整数，所以，如何避免使用浮点呢？（我知道我必须避开他们）。
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19个回答
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嗨，我知道你是一名EE学生。所以我假设我可以从一个相当高的水平开始：V是PID控制器输出。它是“思想”是控制输出-从而传递PWM值本身。（不是变化率-这将实现一个额外的积分器阶段）。大多数回路需要一个附加的开环控制元件来与PID控制器一起工作。这可以是一个简单的P控制器，以设置点（而不是循环误差）作为输入变量……您可以忘记T（也就是控制循环的循环时间——与采样时间几乎没有关系的设计决策）：Ki*T resp Kd/T可以替换为Ki'resp。对于简单的温度控制器，这是过度设计的：一个简单的开关控制器（参见https://en.wikipedia.org/wiki/Bang%E2%80%93bang_control）在大多数加热应用中都能够平稳地执行。有些运气需要一个16位的控制值。如果你对缩放的概念有所了解：0…100% PWM由0…0xFFFF值表示。因此，您有一些允许整数常量的分辨率。并且允许它具有32位的临时结果-截断到16位的值，以获得对PWM控制的贡献。希望这能有所帮助，不要增加太多的混乱：）
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我通常把它表示为：-V=（kp*e）+（（t/kI）*（e1+e2+e3）…E n)+((Kd/T)*(E n-E(n-1)))使得增加Ki减慢了循环(Ki通常称为积分时间)E(错误)是过程值-setpoint如果使用浮点则通常将输入、设置点和输出从工程单元缩放为0-1.0。系统的采样率。为了使Ki和Kd常数变得有意义，通常设置T=1/（以Hz为单位的采样率），因此Ki和Kd的单位分别是秒和1/秒。但是，如果使用整数计算，则将T设置为适合整数数学的任何值，并计算关系。为了简单起见，尤其是当学习时，并且由于温度是一个缓慢的过程（至少在MCU的速度方面），所以最好坚持浮点这里是我通常使用的代码：-PID.HPID.CI通常在接收到来自定时器中断的标志时从我的主循环调用PIDIterate()。PIDDATA结构允许我运行多个PID循环。通常将循环更新速率设置为至少比实际处理时间快10倍。
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谢谢。你回答了我关于V和float的问题。我知道PID过于工程化，但我认为这是一个应用PID的快速例子（我将在空气中设置一个电阻器，所以，我没有像水那样吸收大量的热量），但是我后来假装用加速度计和电机来使用它。稳定某些表面。我不明白，关于T的部分，可以用Ki的替代来代替。KD“”RESP是什么意思？（抱歉，我是巴西人，所以别指望我什么都懂：p）而且正如你所想的，我从8岁起就是个EE学生。我14, 15岁时开始使用MCU。现在我20岁，电子工程师。我在电子课上的时间很长，我想我不会到达这里。谢谢你的帮助：D
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嗨，好的，首先是“RESP”，这是各自的缩写。所以Ki*t可以用Ki’，kd/t的kd'代替，如果你想把它用作某种“扩展的研究”：好的。这个相对缓慢的控制回路的基本调整会给你一些经验。（在水中，环路会更慢，所以用一个加热电阻平分NTC是一个合理的选择。）玩得开心——有很多东西要发现！顺便说一句：论坛中的“位置”信息并不像预期的那样运作：我来自德国。
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谢谢杜！因此，假设一个8位PWM模块，我的PID将是：dutyyCyr= =（kp*e）+（kI*（e1+e2+e3）…+）（Kd *（EN -E（N-1）））* 255。对吗？Simong，“E（错误）是过程值设置点”正是我的意思（只是使用了错误的单词：p）谢谢你的代码，但是它充满了细节，所以我想我会花点时间研究它来理解。虽然，我只想要一个PID循环运行，只是为了学习和理解。再次感谢你们的帮助，伙计们。
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嗨，关于8位PWM：占空比是0..255=0..100%，如果你想实现合理的系数，这就需要大量的截断。一种方法是用32位的PID控制器实现，然后只用最上面的8位。直流电机的电流控制更好，因为电机对变化的反应会明显更快。如果你能得到一个（使用过的，但仍在运行的）节流阀：最苛刻的应用之一。是节流阀的位置控制。这些阀通常用刷直流电动机操作，但另外还装有弹簧。因此，开闭特性有很大不同。但这显然是未来的任务。
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你是说使用8位PWM的PID会很困难，因为我有很小的常量？但一般来说，dutyyCy= =（kp*e）+（kI*（e1+e2+e3）…+（Kd *（EN -E（N-1）））* 255是正确的吗？
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您的一般公式是正确的。但是在字节数空间中的计算几乎不可能，因此建议实现32位PID控制器并截断结果。关于8位空间中的“几乎不可能”：考虑公式具有输入E、dE和“E的积分”，您有3个系数和乘积和可以不超过255 -这不会留下太多的分辨率为每个元素。
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那么，我该怎么做呢？AN964做到了，但在汇编中，我不明白。我的PIC的最大分辨率是10位，但对于希望的频率，我只能有9位（0-511）。在这种情况下，我必须踏上漂浮物？
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无需浮冰微笑：从AN914开始。即使它不适合你的应用程序，也可能不适合你的处理器——这是一个很好的起点。特别是关于PID的实现，分辨率，流程图等。试着理解文本描述-不一定是这里提供的代码。有两个源代码包（我没有检查代码是否相同）。在两个软件包中也有一个C文件（摆锤C）-包括PID控制器的实现。这个代码是用无符号短写和int int的混合编写的，相当不错！将PID功能集成到自己的代码中去！
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AN914讨论了MPLAB®C18C编译器的动态内存分配。你肯定医生吗？
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对不起-打字。应该读数964。
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AN964代码还可以，但是它偏离了给出的方程，因为它将Kp应用于整个方程：-这对于环路调谐来说是个噩梦，因为任何对Kp的改变都会不正确地影响积分和微分项，从而有效地改变Ki和Kd。这个错误对于玩具线性控制回路来说是可以的（不管怎么说，它不能从PID控制中获益太多，轻推和等待通常就足够了），但是严重地影响了高度非线性控制回路（如pH或流量）的调整。
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抱歉，忽略了这一点：（这在C源中是很容易改变的。关于PID理论：我不会认为“全部和一切”与Kp的乘法是“错误”：它只是另一种看待“全部”的方法。如果您充分了解进程的速率时间和重置时间，则这比具有三个独立的路径更有效。更实用的调整方法之一是从将Kp调优到特定的特性行为开始。其次是微调控制回路调整KI和KD。在这种情况下，Kp在找到适当的值之后不会或很少变化（如果必要，小的调整不会真正干扰）。
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@du00001I同意你如何调谐回路，我通常调整Kp'直到振荡开始，稍微后退一点，然后调整Ki以接近理想的“临界阻尼”曲线，然后调整Kd以获得阶跃响应。n设定点，或在任何给定的一天；在所有的条件下，要获得最佳的响应可能需要大量的“玩耍”和“直觉”。在工艺工业的实际情况中，主要是pH、流量、压力和DO2（都是高度非线性的）调谐了整整整20年的PID循环之后，我痛恨，怀着复仇的心情，将Kp应用于整个循环。方程。通常环路响应时间（因此Ki）是恒定的，但比例增益需要调整。我不想把我和Ki和KD的“感觉”搞混。我可能就是那样滑稽：-D
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西蒙格123i也同意非线性系统。如果你想要一个“特殊”的东西：一个汽车节流阀。这是由一个刷直流电机工作的'反对'弹簧驱动。结果是一个非常不对称的系统。而且动态要求很高。已经有了正负误差系数不同的系统，误差绝对值大或小的系统。玩得开心！
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读取示例代码，在8位PWM中实现PID没有任何困难。它只是向PWM模块发送PID值。所以，正如我所理解的，我只需要把PID函数值放到PWM寄存器中，就可以了。没有浮动，没有奇怪的计算。看起来很简单。（哦，我现在多么怀念示波器。）
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这不是火箭科学眨眼：
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用蝶阀进行气流控制是非常有趣的——80%流量变化超过5%阀运动。可变的进口压力使事情更有趣：-）也流量控制的离心泵-零流量，直到泵压超过（通常是可变的）静态水头，然后非线性（~^5/3）从那里。加上长管道（我说公里）有相当大的惯性。：-）在接近pH7-pH是对数时，pH也是有趣的，因此PV和MV之间的关系是指数关系，其中7是“零”，所以在pH7时的响应与pH6.5的响应有很大不同。在水处理中，最佳的去除通常是*在5.5-7.1范围内，这取决于入口条件，设定点通常必须保持在+/-0.1内。：
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