PID控制

只看该作者 · 2007-10-16 17:34

一直不怎么明白PID的运算输出结果怎么换算成执行机构的控制量,例如通过PWM控制电机的转速,很多书上都讲PID,但是从来没发现有哪一本书仔细讲清PID的运算结果通过怎样处理换算成实际的控制量,例如直流电机通过PWM调压控制转速,假如设定值为S,测量值为P,通过PID计算得到一个结果为R,怎么把R转换成占空比(0~100%)去控制电机?

只看该作者 · 2007-10-17 09:06

因为PID计算出来的值有很多不确定的尤其在PID三个变量都可以自己设定的话

只看该作者 · 2007-10-17 09:15

直接根据R的取值范围，比如说0－100，对应占空比0%-100%输出pwm波控制电机，当然R有可能不是从0开始的

只看该作者 · 2007-10-17 09:25

这样行不行？

PWM控制电机速度：

设置速度Vset对应的输入电压为Vs（注意和VCC的关系）
实际速度Vtrue对应的输入电压为Vr（注意和VCC的关系）

求得的三个偏差则都是以电压为单位，再分别和P/I/D参数运算得到的计算值Vout也是以电压为单位，如果PWM占空比为100%的时候，PWM的控制极电压=VCC，那么Vout/VCC就是PWM此时的输出占空比，有了PWM占空比，MCU该怎么计算就容易了。

我是这么认为的……

问一个PID的小知识：如果一个系统基本确定了P的大小，是否意味着已经基本确定了这个系统的控制范围？
例如：一个温度控制系统，测量范围0~200度，假设此时要求在100度的控制，如果此时P已经确定，例如P=3，则比例带对应的温度范围是多少？

如何确定输出？
假如一个温度控制，设置目标温度100度，当前实际温度60度，前一次测量温度56度，再前一次测量温度55度，微分时间T1，积分时间T2，比例P，输出用MCU的PWM控制固态继电器，PID计算的结果为VALpid,这个结果如何转化为PWM的占空比？

这样行不行？
PWM的占空比=VALpid/100

只看该作者 · 2007-10-17 09:48

计算出PID结果d（t）=p*(e(0)-e(1))+i*e(0)+d*(e(0)-2e(1)+e(2))，定时器进入一次找个变量自加1，比较这个变量和d(t)，小于和大于输出不同的状态。
只得其形，未得其意。

只看该作者 · 2007-10-17 16:40

这样也可以？

高人都躲起来修炼神功了吗？就俺们一堆菜鸟在这瞎想，也没高人来讲讲

只看该作者 · 2007-10-18 08:34

我也很想知道,所以我能做的只能是把这个帖子给顶起来了!!!
我顶,我顶,我顶顶顶!!^-^

只看该作者 · 2007-10-18 09:21

只看该作者 · 2007-10-18 09:33

我用这种方法控制温度，根据采集温度的不同调整PID参数，温度能控制到+-2度。

只看该作者 · 2007-10-18 09:49

PID参数在控制过程中一般是不调整的啊，根据采集温度的不同调整PID参数好象好奇怪哦

只看该作者 · 2007-10-18 10:08

这里涉及到一些控制理论的基本概念。理论上及实践中，可以通过pid配置闭环系统的零极点，以达到希望的输出。假设系统是线性的，单输入输出，对于 pid, 先考虑基本的比例控制，再加入id.
Input:  Speed --  Wi
Ouput:  Speed --  Wo
Transfer function of DC motor:  f(s) = (a1*s + a0)/(s^2 + b1*s + b0)
... 还是省略这些基本的理论吧。

用反馈回来的速度，可以得到误差：
E = Wi - Wo
这样就得到了控制机构的输入：
V = P * E = P * (Wi - Wo)
因为是线性系统，因而可以把所有的转换系数全部折入这个比例中。
比如：Wi = 100, Wo = 97, P 为 20 ，pwm 电源电压为 100V
Thus, E = Wi - Wo = 3
Vpwm = P * E = 60 (V), 那么占空比为：60 / 100 = 60 %

如果只有比例，那么这个系统的稳态输出Wo不会等于Wi, 这称为静差。增大 P 可以减小静差，但可能造成控制机构饱和及系统不稳定。

只看该作者 · 2007-10-18 13:30

用反馈回来的速度，可以得到误差：
E = Wi - Wo
这样就得到了控制机构的输入：
V = P * E = P * (Wi - Wo)

Wi,Wo是速度信号，E（=Wi - Wo ）的单位还是速度，P是没有单位的，P*E得到的结果，单位还是速度单位啊，为什么就这么一变就成电压单位了呢？

"如果只有比例，那么这个系统的稳态输出Wo不会等于Wi, 这称为静差。增大 P 可以减小静差，但可能造成控制机构饱和及系统不稳定"
这一段好理解，看V= P * (Wi - Wo)就可以明白了，从这个公司来讲，只有P无穷大的时候， Wi - Wo才无穷趋向于0，所以 Wi - Wo永远都是不会等于0的，这也就是静差了把。

你说的PWM电源电压是100V，是指的PWM控制极的电压把？

https://bbs.21ic.com/upfiles/img/200710/20071018132559219.jpg

只看该作者 · 2007-10-18 13:36

怎么确定系统是线形的啊？

一般根据什么大致确定系统是线形的？

只看该作者 · 2007-10-18 15:26

假设我搞个温控仪比例控制为0.0-100.0,积分为0-200,微分为0-200,控制范围在-50-150度之间,根据d（t）=p*(e(0)-e(1))+i*e(0)+d*(e(0)-2e(1)+e(2))，计算出来的结果d(t)怎么样和设定的温度关联起来???

只看该作者 · 2007-10-18 15:50

if P=0~100,控制范围K=-50~150（即200）

else 输出占空比=d(t)*K/P

只看该作者 · 2007-10-18 21:28

"Wi,Wo是速度信号，E（=Wi - Wo ）的单位还是速度，P是没有单位的，P*E得到的结果，单位还是速度单位啊，为什么就这么一变就成电压单位了呢？"
控制器的输入输出关系。比例器是最简单的控制器，包含了转换系数，实际上为

V = K* Kv/Kw * E = P * E
where P = K * Kv/Kw, Kv/Kw 为转换常量。

"所以 Wi - Wo永远都是不会等于0的，这也就是静差了把。"
对。加入积分后，可以消除静差。直观的理解就是，只要 E 不为 0, 控制器的输出 V 就会不断增加|减少，导致 Wo 增加|减少，最终使 E = 0

关于什么是线性系统：看输入输出的关系，比如N 个不同输入产生的输出叠加后应该等于N 个不同输入叠加的输入产生的输出。PWM 可近似认为是线性系统，dc motor 也是线性系统，pid线性，所以整个系统是线性

To 会流泪的鱼：
“d（t）=p*(e(0)-e(1))+i*e(0)+d*(e(0)-2e(1)+e(2)）" 这是所谓的增量公式，很多人不求甚解的传抄，search 我以前的帖子。对于温度控制,增量公式的迭代并不适宜，实际中，微分也无必要，因为系统极大的时间常数。可用PI 原型公式:
V = Kp*e + Ki*integrator(e) -->
I(n) = I(n-1) + Ki * (e(n) - e(n-1)) ---- 单独的积分器
V(n) = Kp*e(n) + I(n)

只看该作者 · 2007-10-19 08:52

V = Kp*e + Ki*integrator(e) -->
I(n) = I(n-1) + Ki * (e(n) - e(n-1)) ---- 单独的积分器
V(n) = Kp*e(n) + I(n)

对于这个公式程序也不难编出来,但是我搞不清楚计算出的V(n)怎么和实际控制器件关联起来.

比如:设P=10,I=30,控制周期T=30秒,设定温度为60度,实际温度为50度.用继电器触点开关进行控制

只看该作者 · 2007-10-19 09:11

俗称：PID参数校准。

可以以开环的比例做基本参数，实际在这个参数上调出来。
比例具体多大关系不大，只影响达到平衡的具体时间。

当然你要能算出来就更好。

PID可以想象为一个运放，+-两端一定要达到相等，至于多快和运放参数和反馈参数有关。也存在自激、积分、微分。

只看该作者 · 2007-10-19 10:37

只看该作者 · 2007-10-19 10:56

一：
//关于什么是线性系统：看输入输出的关系，比如N 个不同输入产生的输出叠
//加后应该等于N 个不同输入叠加的输入产生的输出。PWM 可近似认为是线性
//系统，dc motor 也是线性系统，pid线性，所以整个系统是线性

我的理解如下：
假设有n个输入(IN(1),IN(2)...IN(n))，
假设n个输入信号一起输入系统时，产生的输出为OUT(all)，
假设n个输入信号分开输入系统时，产生的输出为OUT(1),OUT(2)...OUT(n)
如果 OUT(all)=k*[OUT(1)+OUT(2)+...+OUT(n)],k为常数，那么这个系统可定义为线形的。
请问上面的理解对吗？
二：你说的PWM电源电压是100V，是指的PWM控制极的电压把？

请问这个理解对不对？

三：举例温度控制：
假设一个温度PID控制，用PWM控制固态继电器实现，暂时不谈I/D环节，就只以P环节说明，假设我们设置的P=2，PWM电源电压为5VDC，

再假设在当前时刻：E=10度

那么：Vpwm=P*E=10*2=20;
PWM的占空比=20/5=400%

此时，PWM的占空比>100%，所以系统全功率运行。

请问上面的理解对不对？
四：就上面的问题又产生另一个疑问：
**中好象P都是大于1的，如果PWM电压电压为5VDC，那么只有E<5度的时候，PWM的占空比才可能<100%,也就是说，这个控制器只能在当前测量温度和设置温度之差小于5度的情况下才能起点控制作用？？？

PID控制

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是啊,这个我也想知道

re

。。。迷糊，哪位高手上来给讲讲清楚。

我是这样用的

LS的方法好奇怪？

我也很想知道

开始怀疑……

回6L

LS能仔细讲讲吗？

简单的讲一下

这是怎么推导出来的啊？

另外：假设系统是线性的

感觉PID真的好难!!!

LS的问题，根据我的理解可以这样，但不知道对不对？！

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to IceAge:

工程中P是要调的

所以说我晕呼呼的,书也买了一本但它里面讲得很乱!!

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