温控pid程序

只看该作者 · 2014-12-22 13:45

本帖最后由 cl234583745 于 2014-12-22 13:57 编辑

为啥温度最后一直都是35读左右呢？p值再高，开始几次总超过设定值。怎么回事呢？感觉不论p是多少，开始都升上去，震荡几次后，最后输出温度都是30-35度

void Pid_init()                                                 ///pid初始化
{
      hightime= 0;
      e1 = 0;
      e2 = 0;
      e3 = 0;
      kp = 40.0;
      ki = 0.0;
      kd = 0.0;
}

void pid_ys()                                              //增量pid计算（原始的没有计算死区）hightime为输出结果
{

                     e1 = settemp-rltemp;
                     duk=(kp*(e1-e2)+ki*e1+kd*(e1+e3-e2*2))/10;
                     uk = uk+duk;
                     if(uk>100)
                     uk = 100;
                     else if(uk<-100)
                     uk = -100;
                     if(uk<0)
                     {
                              hightime=-uk;
                     }
                     else
                     {
                              hightime=uk;
                     }
                     e3 = e2;
                     e2 = e1;
}
//////////////////////////////////////////////////////////////定时器1，定时1ms.每100ms运算一次输出结果hightime
         if(jr_time<100)
         {
            jr_time++;
         }
         else
         {
            jr_time=0;
            pid_ys();
         }

///////////////////////////////////////////////////////////////定时器2，定时1ms. 输出周期100ms
if(guoling_标志寄存器2==1) //1ms时间到了
{ guoling_标志寄存器2=0;
      if(++count<=(hightime))
         KKG_WEAT=1;
      else if(count<=100)
      {
            KKG_WEAT=0;
      }
      else
            count=0;
      TPM1SC|=0x18;
}

只看该作者 · 2014-12-22 16:41

什么鬼，硬件上是PWM控制阻性负载作为热源，自然冷却吗？

只看该作者 · 2014-12-22 16:56

wangtao478552 发表于 2014-12-22 16:41
什么鬼，硬件上是PWM控制阻性负载作为热源，自然冷却吗？

占空比低，不加热，不就冷了吗

只看该作者 · 2014-12-22 17:00

cl234583745 发表于 2014-12-22 16:56
占空比低，不加热，不就冷了吗

什么鬼只是口头禅

                     if(uk<0)
                     {
                              hightime=-uk;//改为hightime=0;???
                     }
                     else
                     {
                              hightime=uk;
                     }

只看该作者 · 2014-12-23 07:55

wangtao478552 发表于 2014-12-22 17:00
什么鬼只是口头禅

if(uk

那我估计温度更升不起来了。本来是吧负的变成正的，这样就是0了

只看该作者 · 2014-12-23 08:12

怎么没有人会吗？还是我说的不明确呢

只看该作者 · 2014-12-23 09:43

楼主控制什么装置？加热对象比较大的话，0.1s加热周期有点太短了；
见楼主用的增量式数字PID，需要确认算法中的积分环节是否真实有效，如果加热功率足够，而目标值始终低于设定值，正常的积分环节会一直累加至饱和，现象就是加热功率全开，楼主注意观察一下；
通常做温度控制，积分分离+位置式PI算法就可运行得很好了，甚至有控制器只运行积分算法，也能把温度控制得很稳定，就是动态特性差点，楼主可以单独试验，先调比例看上升速度和超调量，接近控制值再调一下积分，最后根据需要加微分，很多时候也可以不加，除非应用中要求温度随时间不断改变，这时可以关注一下动态特性，纯延迟太大的系统（你加热，过老长时间它才开始升温）有时单PID是控制不好的，得做一些补偿。

只看该作者 · 2014-12-23 09:55

cauhorse 发表于 2014-12-23 09:43
楼主控制什么装置？加热对象比较大的话，0.1s加热周期有点太短了；
见楼主用的增量式数字PID，需要确认算法 ...

加热片
周期是0.1s 是长了还是短了？原来周期是1s听人说周期太长，反应太慢，我才改短一点的？
昨天下午还有几次调好了呢？后来逐渐降低p时候就不好使了，不知道怎么回事，就再也不好使了。

你不推荐用增量式，推荐位置式吗？u(k)=e(k)*kP+Σe(k)*kI+kD*(e(k)-e(k-1))这是位置式公式，但我不清楚Σe(k)在我的程序中怎么表示呀？

只看该作者 · 2014-12-23 10:08

cl234583745 发表于 2014-12-23 09:55
加热片
周期是0.1s 是长了还是短了？原来周期是1s听人说周期太长，反应太慢，我才改短一点的？
昨天下午 ...

多大的加热对象或者加热空间？如果比较小，可以用短周期。因为一般控温都会多多少少有延迟，调节周期太短也不利于温度控制，比方120立升用3秒的周期就不错，短了对控温精度、稳定性也没有显著提升，反倒让MCU负荷变重了不少。
“P改小不好使”可能跟你的加热对象有关系，看一下P改小后温度静态误差有没有变化？
用位置式还是比较方便的。积分环节就是累加：sum_I = sum_I + (kI * ek)；
你看，只要反馈值低于设定值，sum_I就会在每个计算周期中一直累加，直到饱和为止，这样加热过程就不会停止，累加速度只与kI有关。如果用单片机，只要注意sum_I累加后不要造成变量溢出就行了，因为溢出后，有符号的变量会变号，输出会剧烈变化。

只看该作者 · 2014-12-23 10:30

cauhorse 发表于 2014-12-23 10:08
多大的加热对象或者加热空间？如果比较小，可以用短周期。因为一般控温都会多多少少有延迟，调节周期太短 ...

大约10*10cm的翅片加热片

Σe(k)*kI中的Σe(k)不是温差的和吗？sum_I = sum_I + (kI * ek)；是什么东东。
在我的程序中e1 = settemp-rltemp;

只看该作者 · 2014-12-23 10:43

cl234583745 发表于 2014-12-23 10:30
大约10*10cm的翅片加热片

Σe(k)*kI中的Σe(k)不是温差的和吗？sum_I = sum_I + (kI * ek)；是什么东东 ...

这样写：
e1 = settemp - rltemp; /*计算偏差值*/
sum_I = sum_I + (kI * e1); /*计算积分环节的累加值，即温度偏差值的积分求和*/
那个sum_I就是你要的Σe(k)*kI,这个Σ求和就是在每次定时计算环节中的累加，就是用上式的“+”来实现的。

只看该作者 · 2014-12-23 11:13

本帖最后由 cl234583745 于 2014-12-23 11:29 编辑

cauhorse 发表于 2014-12-23 10:43
这样写：
e1 = settemp - rltemp; /*计算偏差值*/
sum_I = sum_I + (kI * e1); /*计算积分环节的累 ...

sum_I 什么时候要清零吗？一直累计吗？

下面这样对吗？
e1 = settemp-rltemp;
         sum_I = sum_I +  e1;
uk=(kp*e1+ki*sum_I+kd*(e1-e2))/10;                   //u(k)=e(k)*kP+Σe(k)*kI+kD*(e(k)-e(k-1))
         e2=e1;

只看该作者 · 2014-12-23 12:04

cl234583745 发表于 2014-12-23 11:13
sum_I 什么时候要清零吗？一直累计吗？

下面这样对吗？

sum不需要清零，初始化为零即可，如果上来积分量太大，可以做积分分离算法。正常控制时，累加过程按偏差值符号是不断变化的，把积分上下限限定好就可以了，比如累加值限制在[-1000,+1000]，举个栗子。还要注意不要让积分变量溢出。
这样写没太大问题，但是ki*sum_I的结果会不会出现溢出？整个uk的计算值需要检查，也不可溢出，这点光靠阈值限定是不够的。

只看该作者 · 2014-12-23 13:03

本帖最后由 cl234583745 于 2014-12-23 13:05 编辑

cauhorse 发表于 2014-12-23 12:04
sum不需要清零，初始化为零即可，如果上来积分量太大，可以做积分分离算法。正常控制时，累加过程按偏差 ...

谢谢你。你讲的很好，但我有的地方还是理解不够深刻。并且现在只知道位置式和增量式。积分分离算法还是不知道。

你是说ki*sum_I的结果也要限制吗？如何约束呢？值应该是怎么样的呢？
而不不止是下面的控制结果uk的阈限
if(uk>100)
                     uk = 100;
                     else if(uk<-100)
                     uk = -100;
                     if(uk<0)
                     {
                              hightime=-uk;
                     }
                     else
                     {
                              hightime=uk;
                     }

只看该作者 · 2014-12-23 13:21

本帖最后由 cl234583745 于 2014-12-23 13:30 编辑

cauhorse 发表于 2014-12-23 12:04
sum不需要清零，初始化为零即可，如果上来积分量太大，可以做积分分离算法。正常控制时，累加过程按偏差 ...

现在我调试位置式的结果是：
void Pid_init()
{
      hightime= 0;
      e1 = 0;
      e2 = 0;
      e3 = 0;
      kp = 11.0;
      ki = 0.0;
      kd = 0.0;
      sum_I=0;

}
温度变化趋势和uk的输出结果hightime：越接近设定值hightime就越小。但达到设定值后维持不住呀？怎么调呢？温度又下来了，此时hightime应该快速增加以抵消温度下降吧？感觉接近设定和远离设定时候，输出结果uk也就是hightime变化速率是一样的？？？应该是接近时候迅速减小，远离时候迅速增大才能维持到设定温度吧？

只看该作者 · 2014-12-23 14:14

一种方法是量化每次采样值，使计算得到的偏差不至于太大，单次积分求就不会溢出；另一种方法就是利用变量类型本身加以防范。这个问题可能需要你遇到类似的情况之后才能理解。
ki不能为零，否则静差无法消除，积分系数得有正值。越接近设定值，比例环节的计算结果自然是越小的，此时加热对象可能与环境温度温差大，热散失也快，所以温度不易保持，这个对控制对象特性有关；
程序可能有不合理之处，单边控制，输出低于下限直接关断就行了，你取反是何用意？

复制



if(uk<0)

{

    hightime=-uk;

}

uk输出为负，说明控制环节希望受控对象降温。实际如不存在制冷装置，这时仅将加热器关闭就行了，你取反之后，输出又为正，如何实现自动调节？

只看该作者 · 2014-12-23 14:45

本帖最后由 cl234583745 于 2014-12-23 14:49 编辑

cauhorse 发表于 2014-12-23 14:14
一种方法是量化每次采样值，使计算得到的偏差不至于太大，单次积分求就不会溢出；另一种方法就是利用变量类 ...

就这几行你帮我看看吧？晕死了。现在现象就是温度在35度-设定值间震荡。
减小p以达到消除震荡时候。温度就一直是35度，调节id也升不上去了。
uint hightime;       //占空比调节参数
uint rltemp,settemp;
float e1,e2,e3,duk,uk,sum_I;
void Pid_init()
{
      hightime= 0;
      e1 = 0;
      e2 = 0;
      e3 = 0;
      kp = 8.0;
      ki = 0.0;
      kd = 0.0;
      sum_I=0;

}

      if(rltemp<settemp)       //       如果实际温度小于设定值
{
         e1 = settemp-rltemp;
         sum_I = sum_I +  e1;
                     uk=(kp*e1+ki*sum_I+kd*(e1-e2))/10;  //u(k)=e(k)*kP+Σe(k)*kI+kD*(e(k)-e(k-1))
         e2=e1;
         if(uk>100)
                     uk = 100;
                     else if(uk<-100)
                     uk = -100;
                     if(uk<0)
                     {
                              hightime=0;
                     }
                     else
                     {
                              hightime=uk;
                     }
}
else
      hightime=0;                //停止加热

只看该作者 · 2014-12-23 23:11

uint rltemp,settemp;
定义成无符号整型了？
e1作为偏差是具有符号的，不然PID算法的调节作用无法实现，先理解这一点。

只看该作者 · 2014-12-24 08:09

定义是，但结果传给了e1，强制类型转换不可以吗？编译器自己转换了

只看该作者 · 2014-12-24 08:25

cauhorse 发表于 2014-12-23 23:11
uint rltemp,settemp;
定义成无符号整型了？
e1作为偏差是具有符号的，不然PID算法的调节作用无法实现，先 ...

定义是，但结果传给了e1，强制类型转换不可以吗？编译器自己转换了

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