位置式PID算法的C语言代码

来源:网络整理 作者:2018年02月26日 10:17
关键词:C语言PID

  位置式PID的C语言写法详解

  PID调节口诀:

  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

  曲线漂浮绕大湾,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

  位置式PID算法的C语言代码

  位置式PID算法的C语言代码

  位置式PID算法的C语言代码

  下面以PID调节器为例,具体说明经验法的整定步骤:

  A.、让调节器参数积分系数S0=0,实际微分系数k=0,控制系统投入闭环运行,由小到大改变比例系数S1,让扰动信号作阶跃变化,观察控制过程,直到获得满意的控制过程为止。

  B、取比例系数S1为当前的值乘以0.83,由小到大增加积分系数S0,同样让扰动信号作阶跃变化,直至求得满意的控制过程。

  C、积分系数S0保持不变,改变比例系数S1,观察控制过程有无改善,如有改善则继续调整,直到满意为止。否则,将原比例系数S1增大一些,再调整积分系数S0,力求改善控制过程。如此反复试凑,直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。

  D、引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD,此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。和前述步骤相同,微分时间的整定也需反复调整,直到控制过程满意为止。

  PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如:大烘房的温度控制,一般P可在10以上,I=3-10,D=1左右。小惯量如:一个小电机带一台水泵进行压力闭环控制,一般只用PI控制。P=1-10,I=0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的。

  PID参数的设置的大小,一方面是要根据控制对象的具体情况而定;另一方面是经验。P是解决幅值震荡,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间;I在180-240s之间;D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间;I在30-90s之间;D在30以下。

  这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法,它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法,并在现场中得到了广泛的应用。

  这种方法的基本程序是先根据运行经验,确定一组调节器参数,并将系统投入闭环运行,然后人为地加入阶跃扰动(如改变调节器的给定值),观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意,则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验,直到满意为止。

  经验法简单可靠,但需要有一定现场运行经验,整定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时,有多个整定参数,反复试凑的次数增多,不易得到最佳整定参数。

  PID是比例,积分,微分的缩写。

  比例调节作用:是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的 不稳定。

  积分调节作用:是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数TITI越小,积分作用就越强。反之TI大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。

  微分调节作用:微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。

  位置式PID算法的C语言代码

  typedef struct{

  float limit; //输出限幅

  float target; //目标量

  float feedback; //反馈量

  float Kp;

  float Ki;

  float Kd;

  float eSum;

  float e0; //当前误差

  float e1; //上一次误差

  }PIDType;

  #define max(a, b) (a〉b? a:b)

  #define min(a, b) (a《b? a:b)

  #define range(x, a, b) (min(max(x, a), b))

  float pid_pos_update(PIDType *p)

  {

  float pe, ie, de;

  float out=0;

  //计算当前误差

  p-〉e0 = p-〉target - p-〉feedback;

  //误差积分

  p-〉eSum += p-〉e0;

  //误差微分

  de = p-〉e0 - p-〉e1;

  pe = p-〉e0;

  ie = p-〉eSum;

  p-〉e1 = p-〉e0;

  out = pe*(p-〉Kp) + ie*(p-〉Ki) + de*(p-〉Kd);

  //输出限幅

  out = range(out, -p-〉limit, p-〉limit);

  return out;

  }

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