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PID控制算法的原理是什么

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 PID控制算法的原理是什么？ PID控制算法有哪些应用？ 0
2021-10-11 09:33:23　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答河南顺之航该类别下有 32 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报发财树相关推荐 • 什么是PID控制算法呢？PID控制算法有何作用 2976 • PID控制算法的基本思想是什么？PID控制算法是如何形成的？ 2723 • PID控制算法是如何形成的 1844 • 求PID等自动控制算法 2605 • 什么是PID控制算法？PID控制算法C语言是如何实现的？ 1935 • 什么算法能够代替PID控制？ 414 • 【最新课程推荐】PID控制算法 9035 • PID控制算法的基本思想是什么 1059 • PID控制算法到底是什么？ 1381 • pid控制算法 2589 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 　　（O）关于程序BUG说明，看最后面的红色字体，视频和源代码中都没有说明　　（一）PID控制算法（P：比例　 I：积分　　　　D：微分）　　（二）首先先说明原理，使用的是数字PID算法，模拟PID算法在计算机这样的系统中是不能够直接使用的，数字PID算法又分为位置式PID控制算法和增量式PID控制算法，那么下面从原理上说明这两种算法　　（三）原理分析如图　　　　（四）从上面图中我们可以得到定义　　定义变量　　用户设定值： SV 　　当前值（实际值）： PV 　　偏差： E = SV - PV 　　（五）如果我们在一段时间内就从传感器读取一个值，那么我们就可以得到一个实际值的数据序列，，那么我们也会得到一个偏差值的序列　　读取时间：　　t（1） t（2）　　　　------　　t（k-1） t（k）　　读取到的值： X（1） X（2）　　　　------　　X（k-1）　　X（k）　　偏差值： E（1） E（2）　　　　------　　E（k-1）　　E（k）　　那么我们从偏差值中可以知道：　　E（X）》 0 　　　　说明未达标　　E（X）　= 0　　　　说明正好达标　　E（X）　《 0 说明超标　　（六）比例控制（P），作用：对偏差起到及时反映的作用，一旦产生偏差，控制器立即做出反映… 　　定义：　　比例系数：Kp　　　　（根据系统进行调节）　　比例输出：POUT　　= Kp * E（k）　　POUT = Kp * E（k） + OUT0 　　OUT0说明：OUT0是防止E（K） = 0 时候比例控制不作用，所以添加个OUT0进去，OUT0可以根据系统定义大小　　Kp说明：如果我们得到一个偏差之后，将偏差进行放大或者缩小来让控制器进行控制　　（七）积分控制（I），作用：消除静差… 　　从上面我们得到偏差序列：　　偏差值： E（1） E（2）　　　　------　　E（k-1）　　E（k）　　定义，历史偏差值之和：S（k） = E（1） + E（2） + 。。.。 + E（k-1） + E（K）　　定义，积分输出：　　　IOUT　= Kp * S（k） + OUT0 　　（八）微分控制（D），作用：反映偏差信号的变化趋势… 　　从上面我们得到偏差序列：　　偏差值： E（1） E（2）　　　　------　　E（k-1）　　E（k）　　定义，偏差之差：D（k）　= E（k） - E（k-1）　　定义，微分输出：DOUT = Kp * D（k） + OUT0 　　（九）那么我们从上面就能得出PID的控制算法　　PIDOUT = POUT + IOUT + DOUT 　　= （Kp * E（k） + OUT0） + （Kp * S（k） + OUT0） + （Kp * D（k） +OUT0）　　= Kp * （E（k） + S（k） + D（k））　+ OUT0 　　OUT0防止PIDOUT = 0 时候算法还有输出，防止失去控控制　　比例（P）：考虑当前　　积分（I）：考虑历史　　微分（D）：考虑未来　　（十）位置式PID，上面只是简单的说明了一下原理，那么实际的数字PID控制算法中，额，那个变换公式打不出来，自行百度，这里就直接打出结果　　　　Ti：积分常数　　TD：微分常数　　T：计算周期　　上面两个是变化后的积分和微分的那个，那么我们把上面的两个替换到第九点中，我们就得到位置上PIDOUT的公式，两个式子是一样的　　　　（十一）增量式PID，本次基础上加上多少偏差：△OUT 　　　　/分割线*/ 　　（十二）上面的只是PID的原理说明，那么数字PID的公式是　　　　（十三）那么我们将上面的公式通过通过C语言写出来　　位置式PID 　　#ifndef _pid_ 　　#define _pid_ 　　#include “stm32f10x_conf.h” 　　#define MODEL_P 1 　　#define MODEL_PI 2 　　#define MODEL_PID 3 　　typedef struct 　　{ 　　u8 choose_model; //使用哪个模式调节　　float Sv; //用户设定值　　float Pv; //当前值，实际值　　float Kp; //比例系数　　float T; //PID计算周期--采样周期　　u16 Tdata; //判断PID周期到没到　　float Ti; //积分时间常数　　float Td; //微分系数　　float Ek; //本次偏差　　float Ek_1; //上次偏差　　float SEk; //历史偏差之和　　float Iout; //积分输出　　float Pout; //比例输出　　float Dout; //微分输出　　float OUT0; //一个维持的输出，防止失控　　float OUT; //计数最终得到的值　　u16 pwmcycle;//pwm周期　　}PID; 　　extern PID pid; //存放PID算法所需要的数据　　void PID_Calc（void）; //pid计算　　void PID_Init（void）; //PID初始化　　#endif 　　#include “pid.h” 　　#include “PWM_Config.h” 　　#include “USART_Config.h” //USART设置　　PID pid; //存放PID算法所需要的数据　　void PID_Init（）　　{ 　　pid.choose_model = MODEL_PID; 　　pid.T=330; //采样周期，定时器使用1ms，则最小执行PID的周期为330ms 　　pid.Sv=280; //用户设定值　　pid.Kp=0.5; //比例系数　　pid.Ti=180; //积分时间　　pid.Td=1; //微分时间　　pid.OUT0=0; //一个维持的输出　　pid.pwmcycle = 330; //PWM的周期　　} 　　void PID_Calc（） //pid计算　　{ 　　float DelEk; //本次和上次偏差，最近两次偏差之差　　float ti，ki; 　　float td; 　　float kd; 　　float out; 　　if（pid.Tdata 《（pid.T）） //最小计算周期未到　　{ 　　return ; 　　} 　　pid.Tdata = 0; 　　pid.Ek=pid.Sv-pid.Pv; //得到当前的偏差值　　pid.Pout=pid.Kppid.Ek; //比例输出　　pid.SEk+=pid.Ek; //历史偏差总和　　DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1; //最近两次偏差之差　　ti=pid.T/pid.Ti; 　　ki=tipid.Kp; 　　pid.Iout=kipid.SEkpid.Kp; //积分输出　　/注意：上面程序中多了个pid.Kp，原程序中有，请自动删除，正确的应该是pid.Iout=kipid.SEK / 　　td=pid.Td/pid.T; 　　kd=pid.Kptd; 　　pid.Dout=kdDelEk; //微分输出　　switch（pid.choose_model）　　{ 　　case MODEL_P： out= pid.Pout; printf（“使用P运算rn”） ; 　　break; 　　case MODEL_PI： out= pid.Pout+ pid.Iout; printf（“使用PI运算rn”） ; 　　break; 　　case MODEL_PID： out= pid.Pout+ pid.Iout+ pid.Dout; printf（“使用PID运算rn”） ; 　　break; 　　} 　　printf（“PID算得的OUT：t%drn”，（int）out） ; 　　// 　　/判断算出的数是否符合控制要求/ 　　if（out》pid.pwmcycle） //不能比PWM周期大，最大就是全高吗　　{ 　　pid.OUT=pid.pwmcycle; 　　} 　　else if（out《0） //值不能为负数　　{ 　　pid.OUT=pid.OUT0; 　　} 　　else 　　{ 　　pid.OUT=out; 　　} 　　printf（“实际输出使用的pid.OUT：t%drn”，（int）pid.OUT） ; 　　pid.Ek_1=pid.Ek; //更新偏差　　Turn_Angle（（int）pid.OUT）; //输出PWM 　　} 　　2.增量式PID 　　#ifndef _pid_ 　　#define _pid_ 　　#include “stm32f10x_conf.h” 　　#define MODEL_P 1 　　#define MODEL_PI 2 　　#define MODEL_PID 3 　　typedef struct 　　{ 　　u8 choose_model; //使用哪个模式调节　　float curr; //当前值　　float set; //设定值　　float En; //当前时刻　　float En_1; //前一时刻　　float En_2; //前二时刻　　float Kp; //比例系数　　float T; //采样周期---控制周期，每隔T控制器输出一次PID运算结果　　u16 Tdata; //判断PID周期到没到　　float Ti; //积分时间常数　　float Td; //微分时间常数　　float Dout; //增量PID计算本次应该输出的增量值--本次计算的结果　　float OUT0; //一个维持的输出，防止失控　　short currpwm; //当前的pwm宽度　　u16 pwmcycle; //pwm周期　　}PID; 　　extern u8 STATUS; 　　extern PID pid; 　　void PIDParament_Init（void）; /增量式PID初始化/ 　　void pid_calc（void）; /pid计算并输出/ 　　#endif 　　#include “pid.h” 　　#include “PWM_Config.h” 　　#include “USART_Config.h” //USART设置　　PID pid; 　　void PIDParament_Init（） // 　　{ 　　pid.choose_model = MODEL_PID; 　　pid.T=330; //采样周期，定时器使用1ms，则最小执行PID的周期为330ms 　　pid.set =280; //用户设定值　　pid.Kp=0.5; //比例系数　　pid.Ti=40; //微分系数常数　　pid.Td=10; //积分时间常数　　pid.OUT0=0; //一个维持的输出　　pid.pwmcycle = 330; //PWM的周期　　} 　　void pid_calc（） //pid？？　　{ 　　float dk1;float dk2; 　　float t1，t2，t3; 　　if（pid.Tdata 《（pid.T）） //最小计算周期未到　　{ 　　return ; 　　} 　　pid.Tdata = 0; 　　pid.En=pid.set-pid.curr; //本次误差　　dk1=pid.En-pid.En_1; //本次偏差与上次偏差之差　　dk2=pid.En-2pid.En_1+pid.En_2; 　　t1=pid.Kpdk1; //比例　　t2=（pid.Kppid.T）/pid.Ti; //积分　　t2=t2pid.En; 　　t3=（pid.Kppid.Td）/pid.T; //微分　　t3=t3dk2; 　　switch（pid.choose_model）　　{ 　　case MODEL_P： pid.Dout= t1; printf（“使用P运算rn”） ; 　　break; 　　case MODEL_PI： pid.Dout= t1+t2; printf（“使用PI运算rn”） ; 　　break; 　　case MODEL_PID： pid.Dout= t1+t2+t3; printf（“使用PID运算rn”） ; 　　break; 　　} 　　pid.currpwm+=pid.Dout; //本次应该输出的PWM 　　printf（“PID算得的OUT：t%drn”，（int）pid.currpwm） ; 　　/判断算出的数是否符合控制要求/ 　　if（pid.currpwm》pid.pwmcycle） //算出的值取值，肯定是在0-pid.pwmcycle之间，不然的话PWM怎么输出　　{ 　　pid.currpwm=pid.pwmcycle; 　　} 　　if（pid.currpwm《0）　　{ 　　pid.currpwm=0; 　　} 　　printf（“实际输出使用的OUT：t%drn”，（int）pid.currpwm） ; 　　pid.En_2=pid.En_1; 　　pid.En_1=pid.En; 　　Turn_Angle（pid.currpwm）; //输出PWM 　　} 　　（十五）上面我们贴出来位置式PID算法和增量式PID算法的核心部分了，但是上面的理论上可以直接移植，添加一些还没有定义的变量就好了，下面是具体的演示工程　　024——PID算法整定　　（一）首先在使用PID算法之前先进行基础的设置　　PWM正脉冲控制输出开　　传感器曲线随着PWM占空比越大而越大　　传感器在环境下情况下最低数据，和最高数据。设定值不能超过这两个范围　　（二）凑试法的基本方法是：对参数实行先比例，后积分，再微分的整定步踩具体步骤如下：　　1）首先先只整定比例部分。将比例系数Kp由小变大，观察系统响应的变化情况，直到得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范围内，那么只需要比例控制器即可满足要求。　　2）整定积分时间常数。在比例控制下系统的静差不满足设计要求时，则需要采用积分环节来消除静差。整定时，首先置积分时间Ti为一较大值，并将经第一步整定很到的比例系数略为缩小（如缩小为原值的4/5），观察系统响应的情况，然后根据观察的情况来减小积分时间常数，同时比例系数也可能缩小，使系统消除静差的同时能够获得良好的动态性值在此过程中，在此过程可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数与积分时间常数，以期得到满意的控制过程与整定参数。　　3）整定微分时间常数。若使用比例积分控制器消除了静差，但动态过程经反复调胜仍不能满意（主要是响应速度达不到要求），则可加人微分环节，构成PID控制器。整定时先置。较小的微分时间常数，同时比例系数略微减小、积分时间常数略微增大，观察系统师应的情况。然后加大微分时间常数，比例系数、积分时间常数相应调整，反复调整，直到得满意的控制过程和整定参数。　　（三）总结试凑法　　比例系数有小到大，然后找出超调小的Kp 　　积分时间常数Ti由大变小，适当调整Kp 　　微分时间常数Td由小变大，适当调整Ti和Kp 　　（四）实验总结　　KP设定，最初使用1，假如控制之后实际值比设定值小不够，那就增大。反之就减少。　　TI设定，数据先很大。看效果　　1）。如果TI加进去之后数据很久才变化到目标值就逐渐减小。如果TI减少到执行几次都是比设定值大的时候那就逐渐增大　　2）。如果刚加进去变化很快，并且超调很高，就增大来调节　　积分就看情况调节　　（五）增量式PID控制与位置式PID控制比较，有如下优点：　　1）由式增量式PID控制与位置式PID可见，增量式PID控制算式只需要现时刻以及前两个时刻的偏差采样值，计算量和存储量都小，且计算的是增量，当存在计算误差或精度不足时，对控制量计算的影响较小。而位置式PID控制算式每次计算均与整个过去的状态有关，需要过去所有的偏差采样值参与累积计算，容易产生较大的积累误差，存储量和计算量较大。　　2）增量式PID控制容易实现无扰动切换。增量式PID控制算法是对前一一时刻控制量的增量式变化，对执行机构的冲击小。位置式PID控制算法则是对前一稳定运行点控制量的绝对大小的变化，变化大，对执行机构容易产生冲击。　　3）增量式PID控制本质上具有更好的抗干扰能力。若某个时刻采样值受到干扰，对于位置式PID控制，这个干扰会一直影响系统的整个运行过程;而增量式PID控制算式只需要现时刻以及前两个时刻的偏差采样值，干扰最多影响3个采样时间，其他时间不受该干扰的影响。　　4）位置式PID控制比增量式PID控制更容易产生积分饱和。　　5）在实际控制中，增量式PID控制算法比位置式PID控制算法应用更为广泛。　　【故事】我和PID控制之六：采样周期惹的祸　　注意：视频中有一些地方口误，记得识别，如毫秒可能会读成微妙，额。。。。没办法　　注意：关于位置式PID算法中程序积分公式那里多了个pid.Kp，记得删除，具体的位置看上面的位置式PID 　　程序中有注解，资料下载下来的程序没有删除，记得删除！！！！！！

2021-10-11 16:35:21 评论举报康选谦