PID 算法 (温控为例子)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了PID 算法 (温控为例子)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一:位式控制:

位式控制算法输出信号一般只有高低两种状态。

算法输出信号out的依据 PV < SP => H; PV >= SP => L

对于系统惯性,会导致系统震荡

  1. PID算法 (基于位式控制,做了很多优化)

pid算法控制温度,算法

SP: Set Point

PV: Process Value

  1. PID算法分析:

采样的温度系列: X, X, X, ......, X, X, X

1). 当前偏差: E = SP - X 

      >0: 当前未达标; =0; 正好达标; <0: 当前超标

P= K * E + Out  ---比例控制 (只考虑现在偏差,偏差越大,输出PWM越大)

因为如果 E 为0表述没有PWM输出了,为了维持系统温度, 需要有一个维持的默认常数输出值Out这样可以保证系统能温度在目标温度SP (根据不同系统,调试得到具体值。) 

 2). 历史的偏差系列: E, E, E, ......, E, E, E

S =  E+ E + E+ ...... + E + E + E

    >0: 表示过去这段时间,大多数情况下未达标; =0: 总体可以; <0: 表示过去这段时间,大多数情况下超标;

I =  K * S + Out  ---积分算法控制(只考虑历史偏差,缺点很大)

因为如果 E 为0表述没有PWM输出了,为了维持系统温度, 需要有一个维持的默认常数输出值Out这样可以保证系统能温度在目标温度SP (根据不同系统,调试得到具体值。)

 3). 最近两次的偏差相减: 

 D = E -  E ---偏差变化率,变化趋势

D = K * D + Out  ---微分算法控制(只考最近两次的变化率,预测下一次的走势(可以适当通过系数增大变化率,这样可以提前控制未来的变化))

 >0: 表示偏差有增大趋势; =0: 表示偏差趋势没有改变; <0: 表示偏差有减小趋势;

因为如果 E 为0表述没有PWM输出了,为了维持系统温度, 需要有一个维持的默认常数输出值Out这样可以保证系统能温度在目标温度SP (根据不同系统,调试得到具体值。)

二:PID算法的数学模型: 

PID =  P + I + D 

            =  (K * E + Out) + (K * S + Out) + (K * D + Out)

            =  K * ( E +  S +  D) + Out 

 S 的处理:

 S  =  * E * T

T: 采样周期(PID计算周期)

T : 积分常数(积分时间)越大影响越弱 (不能太大也不能太小)

 第一次达到目标温度SP之前,会产生错误,导致超调,过冲。为了避免超调, 可以做积分分离处理,可以在第一次达到目标温度SP之前,可以设置T为一个很大的值,把  S 忽略掉。

 积分项一般是在积分项在比例项失效时再起作用,用历史经验继续来控制。

两个关键因素的选择:T 和 T 

 D 的处理: 

  D = T * (( E -  E ) / T)

T: 微分常数 

三:位置式PID 算法表达式:

OUT = (K * E) + (K * T/T * E)  + ( K * T/T *  ( E -  E )) + OUT 

四: K K 和 K的关系:

 K 

 K = K * T/T 

 K = K * T/T

五:增量式PID (输出是一个增量,计算出控制量的增加值):

 = OUT - OUT

 OUT = (K * E) + (K * T/T * E)  + ( K * T/T *  ( E -  E )) + Out 

  OUT = (K * E) + (K * T/T * E)  + ( K * T/T *  ( E -  E )) + Out 

  =  (K * ( E - E))  +  K *  T/T *  E + K * T/T * (  E -  2 * E + E)

  E : 当前本次偏差值

  E :上次偏差值

  E :上上次偏差值文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-647732.html

到了这里,关于PID 算法 (温控为例子)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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