原创 PID调节解释,写给非自动化人员及菜鸟的教程

2008-10-15 15:03 4465 1 1 分类: MCU/ 嵌入式


转自:http://www.stmfans.com/bbs/?fromuid=200    作者:qmycy


关于PID控制器的解释:
err偏差=设定值-实际值。比如水位测量是0-100,如果我设定到50,而实际值为30。
P,比例系数,P的倒数为比例带。实际应用中,多用比例带。
比如上例设定50,实际30,偏差=50-30=20,如果比例系数为1,比例调节的输出是20,如果是控制变频器,变频器输出20Hz(这里讲绝对型)
I,积分系数,将偏差连续累加。
积分的意义,就是曲线的与X轴组成的面的面积。
即积分偏差=(上一次)偏差+(本次)偏差,C语言表示就是,积分偏差+=偏差。
只有连续累加的值为零是,才没有输出。如果没有I调节,只有P,当P达到最大灵敏度的时候,就会有波动,即当变频器输出20hz水位会一直缓慢上升,而降到19hz的时候水位又缓慢下降,会成周期型的波动,如果是阀门会来回不停的调节,阀门寿命缩短。(实际变频器的精度较高,我只是举个例子),如果有积分调节,当产生负偏差的时候(实际大于设定)连续累加,就会额外减小一点输出,PI=P*err+i*sumerr,特别是对阀门,变频器这种输入与输出呈非线性关系,控制量。这样P调节,在死区的时候(死区deadband)P没作用的时候,I可以稳定输出。如果波动是高频,低幅度的,累加值为0,也是没有输出的,在偏差在设定值上方或下方连续出现,即累加值很大且水位控制在死区,通过I很小的输出即可稳定。当然还要防止积分饱和,即累加值要设定累加最大值,否则累加值很大,输出会从0-100大幅波动。甚至P调节都被覆盖了。
D,微分调节:
微分的意义就是反应曲线的切线,即曲线的变化趋势。
比如出现如下两种情况:
实际水位已经到50,但是是从高于50的上方,快速下降而来的。
实际水位已经到50,但是是从低于50的下方,快速上升而来的。
上两种情况,我们知道,水位在50是稳定不了的,因为水位会继续下降或上升。
我们知道下降的趋势越大,斜率越大,这个时候进行微分调节,如第一种情况,水位到50了,偏差为0,比例输出为零
但是水位变化是快速下降,这个时候得到上一周期的斜率值(pid有正调节,负调节,此种情况斜率为负值,但是取正值),提前增加输出,减缓水位下降的趋势,从而减小大幅波动。同理第二种情况要提前减小输出。
增量型PID,本次PID总输出与上一次PID总输出相减。
这样了解了PID调节的意义,希望对大家阅读源代码有帮助。
本人才疏学浅,斗胆原创,希望高手指正本人理解错误的地方

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