关于PID控温的相关问题讨论

只看该作者 · 2014-11-5 16:50

本人现在想做一个类似烤箱的机器，内部用电热丝加热1200W，电热丝以可控硅驱动。请问我要实现控温±2°，我看过PID控温的相关知识，但是没有实战过，准备启动项目。为了避免工作中的弯路，来这里求仙，用增量式PID控温还是位置式PID，因为控温不像控电机这样直接，会出现热缓冲的现象，如何避免这一问题。采样周期又有什么学问？我将进入程序编写，希望大家多多指导，我也回将后续调试结果，调试方法总结记录分享，欢迎一起参与学习？

只看该作者 · 2014-11-5 16:53

也可以提供一些资料:$

只看该作者 · 2014-11-5 17:22

MARK一下，关于烤箱的PID感觉和冰箱的PID类似，我也想学习一下，帮你顶起来。

只看该作者 · 2014-11-5 18:11

顶起:)

只看该作者 · 2014-11-5 23:59

响应速度比较不好调，响应速度不敏感控温±2很容易做。

2万 · 2014-11-6 08:34

难度比你想象的还大，做过就知道了。
买一个现成的温控仪表，看看效果，都白菜价了。

只看该作者 · 2014-11-6 09:06

#include "pid.h"

#define Kp 3.0
#define Ki 0.3
#define Kd 200.0
#define Ts 20 //采样周期为2S,采样频率为100ms一次
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int  uint;
typedef unsigned long ulong;

uchar sampl_cnt = 0; //采样数变量，100ms加一次
bit flag_100ms = 0;
typedef struct _PID_
{
uint SetPoint; //设定目标Desired Value
long SumError; //误差累计
uint Proportion; //比例常数Proportional Const
uint Integral; //积分常数Integral Const
uint Derivative; //微分常数Derivative Const

int LastError; //Error[-1]
//int PrevError; //Error[-2]
}PID_TYPE;

static PID_TYPE  ContlHeatPID;
static PID_TYPE *pPID = &ContlHeatPID;

/******************************
函数名称:
函数功能:
函数参数:
函数返回值:
******************************/
void PIDInit(void)
{
pPID->SetPoint = 0;
pPID->Proportion = Kp;
pPID->Integral = Ki;
pPID->Derivative = Kd;
pPID->LastError  = 0;
pPID->SumError = 0;
}

/******************************
函数名称:
函数功能:积分项每100ms累加一次误差值，20次后清零，但是PID也每100ms更新一次
函数参数:
函数返回值:
******************************/
void CalPID1(int nexPoint)
{
int iError,dError;
uint pOut;
iError = pPID->SetPoint - nexPoint;
if(flag_100ms)
{
flag_100ms = 0;
if(sampl_cnt < 20)
{
sampl_cnt++;
pPID->SumError += iError;
}
if(sampl_cnt == 20)
{
pPID->SumError = 0;
pPID->SumError += iError;
}
}
dError= iError - pPID->LastError;
pPID->LastError = iError;
pOut = pPID->Proportion*iError + pPID->Integral*pPID->Integral
   + pPID->Derivative*dError;

}
/******************************
函数名称:
函数功能: 每经过20采样数，也就是每间隔2S输出一个调节PID数据
函数参数:
函数返回值:
******************************/
void CalPID2(int nexPoint)
{
int iError,dError;
uint pOut;
iError = pPID->SetPoint - nexPoint;
if(flag_100ms)
{
flag_100ms = 0;
sampl_cnt++;
if(sampl_cnt < 20) //如果采样数据小于20个，积累积分项
{
pPID->SumError += iError;
dError= iError - pPID->LastError;
pPID->LastError = iError;
}
else if(sampl_cnt == 20)//如果采样数据为20个，输出PID调节数据，清0 SunError为下次准备
{
sampl_cnt = 0;
pPID->SumError += iError;
dError= iError - pPID->LastError;
pPID->LastError = iError;
pOut = pPID->Proportion*iError + pPID->Integral*pPID->Integral
   + pPID->Derivative*dError;
pPID->SumError = 0;
}
}
}

只看该作者 · 2014-11-6 09:06

请问上面的程序哪一种是对的？？第一次还是第二种，每隔2s输出一次PID数据？？？

只看该作者 · 2014-11-6 12:19

每2秒输出一次数据，估计温度早就超温了。
另外一个，温度传感器是个大问题，如果加热的物体热传导很好，温度传感器装在上面，倒还可以。
如果是直接加热温度传感器得话，可能表面上看起来还马马虎虎，实际效果彻底完蛋。

只看该作者 · 2014-11-6 12:51

关于温度传感器，一个肯定是不够的，你说的控制精度±2℃是局部温度还是整体温度，效果还跟你电热丝的布局有关；
pid算法增量和位置只是编程有区别，原理都是一样的，最后成品就看调参调的怎么样了。

采样周期要参考温度传感器的精度，烤箱的大小，功率，粗略计算一下应该可以得到一个比较靠谱的值

空气的密度为1.29kg/m^3
空气的比热容为1.0×103J/(kg.℃)
当然这两个参数是会随温度变化的，容量选10L（根据项目定）
温升大概≈自己算下

只看该作者 · 2014-11-6 16:41

我的温度只是特定中心点的温度，如果到后期应该腔体的温度是比较均一的

只看该作者 · 2014-11-6 16:42

menghubei 发表于 2014-11-6 12:51
关于温度传感器，一个肯定是不够的，你说的控制精度±2℃是局部温度还是整体温度，效果还跟你电热丝的布局 ...

我的温度只是特定中心点的温度，如果到后期应该腔体的温度是比较均一的

只看该作者 · 2014-11-6 16:43

menghubei 发表于 2014-11-6 12:51
关于温度传感器，一个肯定是不够的，你说的控制精度±2℃是局部温度还是整体温度，效果还跟你电热丝的布局 ...

我的温度只是特定中心点的温度，如果到后期应该腔体的温度是比较均一的

只看该作者 · 2014-11-6 16:53

zmw809154465 发表于 2014-11-6 16:43
我的温度只是特定中心点的温度，如果到后期应该腔体的温度是比较均一的 ...

这个我也不太了解，只是理论上的一点知识

只看该作者 · 2014-11-6 16:53

menghubei 发表于 2014-11-6 12:51
关于温度传感器，一个肯定是不够的，你说的控制精度±2℃是局部温度还是整体温度，效果还跟你电热丝的布局 ...

请问控制温度，过冲的问题，不用考虑是增量式，位置式？两者真的没区别吗？

只看该作者 · 2014-11-6 17:11

zmw809154465 发表于 2014-11-6 16:53
请问控制温度，过冲的问题，不用考虑是增量式，位置式？两者真的没区别吗？ ...

我理解的增量式和位置式的区别只是在算法上的区别，你可以找找这些算法的资料，

我理解的增量式是：每次采样输出=上次的值+计算增量

只看该作者 · 2014-11-6 18:45

位置式算法可以用。如果容积大，输出定时周期还可以大一些，我不到100立升用3s周期。

只看该作者 · 2014-11-7 09:19

cauhorse 发表于 2014-11-6 18:45
位置式算法可以用。如果容积大，输出定时周期还可以大一些，我不到100立升用3s周期。 ...

你可以看看我的程序，我这个是不是正规的位置式程序？我的sumerror没有一直从开始累积，而是20采集点累积，输出一个pout后，再采样20个累加，这样可以吗？？

只看该作者 · 2014-11-7 17:07

楼主如果是想学习PID温控可以自己搞搞，如果是项目还是买现成仪表简单一些，PID不是简单单片机程序问题，他是一个系统每个环节都对控制结果有影响，pid参数整定不是初学者容易掌握的。

只看该作者 · 2014-11-7 21:56

zmw809154465 发表于 2014-11-7 09:19
你可以看看我的程序，我这个是不是正规的位置式程序？我的sumerror没有一直从开始累积，而是20采集点累积 ...

为什么这么写呢？你PID输出周期为2s，完全可以在2s内完成多次采样（可以应用滤波算法）后进行一次PID运算输出即可。这样累加，是想削弱积分效应吗？那可以通过乘以较小的积分系数KI来解决，没有必要用两个if增加复杂度。
直接if(--Sample_Cnt <= 0){}当中执行PID运算就可以了。20次采样做一次均值滤波也比这个有效用吧。

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