PID溫度控制算法

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1、溫度控制算法的軟件實(shí)現(xiàn) 問 題 ？ 1 . 怎樣評(píng)價(jià)溫度控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣？ 2 . 什么是PID控制算法？什么是數(shù)字式PID控制算法? 3 . 什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和現(xiàn)象? 4 . 怎樣用C語(yǔ)言編寫PID控制程序？ 5 . 怎樣在PSOC上實(shí)現(xiàn)PID控制溫度？ 6 .怎樣測(cè)試PID控制器是否正常工作？ 問題一：怎樣評(píng)價(jià)溫度控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣？ 能夠快速穩(wěn)定準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)控制 能夠?qū)囟绕钪悼刂圃谝粋€(gè)較小的范圍內(nèi) 具有較強(qiáng)抵抗干擾的能力 控制超調(diào)量不能過(guò)大 問題二：什么是PID控制算法？什么是數(shù)字 式PID控制算法?PID控制算法：PID控制器是一種線性控制器，它將給定值與

2、實(shí)際輸出值的偏差 的比例、積分和微分進(jìn)行線性組合，形成控制量 輸出，如圖下圖所示。 PID控制器方框圖)(te)(tu 問題二：什么是PID控制算法？什么是數(shù)字式PID控制算法?模擬控制算法：用于模擬控制系統(tǒng)被測(cè)參數(shù)由傳感器變化成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后輸入調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器中與給定值進(jìn)行比較，再把比較后的差值經(jīng)運(yùn)算后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變進(jìn)給量，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。數(shù)字控制算法：用于數(shù)字控制系統(tǒng)先把過(guò)程參數(shù)進(jìn)行采樣，并通過(guò)模擬量輸入通道將模擬量變成數(shù)字量，這些數(shù)字量通過(guò)計(jì)算機(jī)按一定控制算法進(jìn)行運(yùn)算處理，運(yùn)算結(jié)果經(jīng)轉(zhuǎn)換成模擬量后，由模擬量輸出通道輸出，并通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)，以此達(dá)到給定值。 問題三：什

3、么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象? 在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，控制量實(shí)際輸出值往往受到執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的限制，而被限制在一定的范圍內(nèi)，即 ， 其變化也局限在一定的范圍，即 。如果控制量在上述范圍內(nèi)，那么控制可以達(dá)到預(yù)期效果；一旦超出上述范圍，則實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制量就不再是計(jì)算值。這相當(dāng)于在系統(tǒng)中串聯(lián)了一個(gè)飽和非線性環(huán)節(jié)，因此，將引起不期望的效應(yīng)，即飽和效應(yīng)。 問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象?防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施一：積分分離法 積分分離的基本思路是：當(dāng)被調(diào)量與設(shè)定值偏差較大時(shí)，取消積分作用，以免由于積分作用使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，超調(diào)量增大；當(dāng)被控量接近給定值時(shí)，引入積分控制，以

4、便消除靜差，提高控制精度。yr t 問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和現(xiàn)象？防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施二：遇限削弱積分控制算法 當(dāng)控制進(jìn)入飽和區(qū)以后，便不再進(jìn)行積分項(xiàng)的累加，而只執(zhí)行削弱積分的運(yùn)算。因而，在計(jì)算 （）時(shí)，先判斷（）是否已超出限制值。若（），則只累加負(fù)偏差；若（），則累加正偏差。采用遇限削弱積分控制算法后，可以避免控制量長(zhǎng)時(shí)間停留在飽和區(qū)。 問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象?防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施三：有效偏差法 當(dāng)根據(jù)位置算法算出的控制量超出限制范圍時(shí)，控制量實(shí)際上只能取邊界值，即或，有效偏差法是將相應(yīng)的這一控制量的偏差值作為有效偏差值計(jì)入積分累計(jì)而不

5、是將實(shí)際偏差計(jì)入積分累計(jì)。因?yàn)榘磳?shí)際偏差值計(jì)算出的控制量并未實(shí)行。 問題四：怎樣用C語(yǔ)言編寫PID控制程序？ 通過(guò)采樣將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并與目標(biāo)設(shè)置值進(jìn)行比較分析。同時(shí)將二者的偏差通過(guò)算法輸出，進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。整個(gè)過(guò)程不斷循環(huán)，從而使得控制的對(duì)象保持一個(gè)較為恒定的值。 從而將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以操作的數(shù)字信號(hào)，則可采用C語(yǔ)言控制整個(gè)循環(huán)過(guò)程。 問題四：怎樣用C語(yǔ)言編寫PID控制程序？ 問題四：怎樣用C語(yǔ)言編寫PID控制程序？ 問題五：怎樣在PSOC上實(shí)現(xiàn)PID控制溫度？在中斷程序中定義的臨時(shí)變量： float de,y0 ; static float Ie=0 ,de1 =0 ; st

6、atic uint8 PID_Count=0 ; 在主程序外定義的常變量： #define Kp1 2 .1 9 /PID控制參數(shù) #define Ki0 .3 #define Kd 1 0 9 .7 #define Integral_Boundary 1 1 .0 /有限積分邊界 uint8 PWM_Output; 問題五：怎樣在PSOC上實(shí)現(xiàn)PID控制溫度？ PID_Count+; if(PID_Count100) PID_Count=0; de=Target_Temp-Current_Temp;/求溫度誤差e if(de-Integral_Boundary)/如果處于有限積分邊界之內(nèi) I

7、e=Ie+Ki*de;/求誤差的積分 else Ie=0;/在邊界外時(shí)積分清零 y0=Kp*de+Ie+Kd*(de-de1)+128;/求輸出 if(y0255) y0=255; if(y099) /記錄數(shù)據(jù)的數(shù)量 RecorderPt=0; RecC=0; 問題六：怎樣測(cè)試PID控制器是否正常工作 9 7 .59 89 8 .59 99 9 .51 0 01 0 0 .51 0 11 0 1 .5 1 3 5 7 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5 2 7 2 9 3 1 3 3 3 5 3 7 3 9 4 1 4 3 4 5 4 7 4 9 5 1 5 3 5 5 5 7 5 9 6 1 6 3 6 5 302 04 06 08 01 0 01 2 0 1 3 5 7 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5 2 7 2 9 3 1 3 3 3 5 3 7 3 9 4 1 4 3 4 51 9 89 8 .59 99 9 .51 0 01 0 0 .51 0 11 0 1 .51 0 2 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 2 謝 謝 ！