PID溫度控制算法溫度控制算法溫度控制算法的軟件實(shí)現(xiàn)的軟件實(shí)現(xiàn)PID溫度控制算法問題？問題？ 1. 1. 怎樣評價(jià)溫度控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣？怎樣評價(jià)溫度控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣？ 2. 2. 什么是什么是PIDPID控制算法？什么是數(shù)字式控制算法？什么是數(shù)字式PIDPID控制算法控制算法? ? 3. 3. 什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和現(xiàn)象什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和現(xiàn)象? ? 4. 4. 怎樣用怎樣用C C語言編寫語言編寫PIDPID控制程序？控制程序？ 5. 5. 怎樣在怎樣在PSOCPSOC上實(shí)現(xiàn)上實(shí)現(xiàn)PIDPID控制溫度？控制溫度？ 6.6.怎樣測試怎樣測試PIDPID控制器是否正常工作？控制器是否正常工作？PID溫度控制算法問題一：問題一：怎樣評價(jià)溫度控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣？怎樣評價(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)能夠?qū)囟绕钪悼刂圃谝粋€(gè)較小的范圍內(nèi) 具有較強(qiáng)抵抗干擾的能力具有較強(qiáng)抵抗干擾的能力 控制超調(diào)量不能過大控制超調(diào)量不能過大PID溫度控制算法問題二：問題二：什么是什么是PIDPID控制算法？什么是數(shù)字控制算法？什么是數(shù)字 式式PIDPID控制算法控制算法? ?PIDPID控制算法：控制算法：PIDPID控制器是一種線性控制器，它將給定值與實(shí)際輸出值的偏差控制器是一種線性控制器，它將給定值與實(shí)際輸出值的偏差 的比例、積的比例、積分和微分進(jìn)行線性組合，形成控制量分和微分進(jìn)行線性組合，形成控制量 輸出，如圖下圖所示。輸出，如圖下圖所示。 PIDPID控制器方框圖控制器方框圖)(te)(tuPID溫度控制算法問題二：問題二：什么是什么是PIDPID控制算法？什么是數(shù)字式控制算法？什么是數(shù)字式PIDPID控控制算法制算法? ?模擬控制算法：用于模擬控制系統(tǒng)模擬控制算法：用于模擬控制系統(tǒng)被測參數(shù)由傳感器變化成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號后輸入調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器中與給定值進(jìn)行被測參數(shù)由傳感器變化成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號后輸入調(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)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。的目的。數(shù)字?jǐn)?shù)字控制算法：用于數(shù)字控制系統(tǒng)控制算法：用于數(shù)字控制系統(tǒng)先把過程參數(shù)進(jìn)行采樣，并通過模擬量輸入通道將模擬量變成數(shù)字量，這些數(shù)字量先把過程參數(shù)進(jìn)行采樣，并通過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，由模擬通過計(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，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)，以此達(dá)到給定值。量輸出通道輸出，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)，以此達(dá)到給定值。PID溫度控制算法問題三：問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象現(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，即其變化也局限在一定的范圍，即 。如果控制量如果控制量在上述范圍內(nèi)，那么在上述范圍內(nèi)，那么控制可以達(dá)到預(yù)期效控制可以達(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。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)，即望的效應(yīng)，即飽和效應(yīng)飽和效應(yīng)。PID溫度控制算法問題三：問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象現(xiàn)象? ?防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施一：一：積分分離法積分分離法 積分分離的基本思路是：當(dāng)被調(diào)積分分離的基本思路是：當(dāng)被調(diào)量與設(shè)定值量與設(shè)定值偏差較大偏差較大時(shí)，取消積分作時(shí)，取消積分作用，以免由于積分作用使系統(tǒng)穩(wěn)定性用，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，以便定值時(shí)，引入積分控制，以便消除靜消除靜差，提高控制精度。差，提高控制精度。yrtPID溫度控制算法問題三：問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和現(xiàn)象？現(xiàn)象？防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施二：二：遇限削弱積分控制算法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)算積分的運(yùn)算。因而，在計(jì)算（）（）時(shí)，先判斷時(shí)，先判斷（）（）是否已超出限制值。若是否已超出限制值。若（）（），則只累加負(fù)偏差；若，則只累加負(fù)偏差；若（）（），則累加正偏差。采用，則累加正偏差。采用遇限削弱積分控制算法后，遇限削弱積分控制算法后，可以避免控制量長時(shí)間停留在飽和區(qū)可以避免控制量長時(shí)間停留在飽和區(qū)。PID溫度控制算法問題三：問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象現(xiàn)象? ?防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施三：三：有效偏差法有效偏差法 當(dāng)根據(jù)位置算法算出的控制量超出限制范圍時(shí)，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)際上只能取控制量實(shí)際上只能取邊界值邊界值，即或，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)入有效偏差值計(jì)入積分累計(jì)而不是將實(shí)際偏差計(jì)入積分累計(jì)積分累計(jì)而不是將實(shí)際偏差計(jì)入積分累計(jì)。因?yàn)榘磳?shí)際偏差值計(jì)。因?yàn)榘磳?shí)際偏差值計(jì)算出的控制量并未實(shí)行。算出的控制量并未實(shí)行。PID溫度控制算法問題四：問題四：怎樣用怎樣用C C語言編寫語言編寫PIDPID控制程序？控制程序？ 通過采樣將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，并與目標(biāo)設(shè)置值進(jìn)通過采樣將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，并與目標(biāo)設(shè)置值進(jìn)行比較分析。同時(shí)將二者的偏差通過算法輸出，進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。行比較分析。同時(shí)將二者的偏差通過算法輸出，進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。整個(gè)過程不斷循環(huán)，從而使得控制的對象保持一個(gè)較為恒定的值。整個(gè)過程不斷循環(huán)，從而使得控制的對象保持一個(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，則可采從而將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以操作的數(shù)字信號，則可采用用C C語言控制整個(gè)循環(huán)過程。語言控制整個(gè)循環(huán)過程。PID溫度控制算法問題四：問題四：怎樣用怎樣用C C語言編寫語言編寫PIDPID控制程序？控制程序？PID溫度控制算法問題四：問題四：怎樣用怎樣用C C語言編寫語言編寫PIDPID控制程序？控制程序？PID溫度控制算法問題五：問題五：怎樣在怎樣在PSOCPSOC上實(shí)現(xiàn)上實(shí)現(xiàn)PIDPID控制溫度？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; static uint8 PID_Count=0; 在主程序外定義的常變量： #define Kp12.19/PID控制參數(shù) #define Ki0.3 #define Kd 109.7 #define Integral_Boundary 11.0/有限積分邊界 uint8 PWM_Output;PID溫度控制算法問題五：問題五：怎樣在怎樣在PSOCPSOC上實(shí)現(xiàn)上實(shí)現(xiàn)PIDPID控制溫度？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) Ie=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;PID溫度控制算法問題六：問題六：怎樣測試怎樣測試PIDPID控制器是否正常工作控制器是否正常工作 PID溫度控制算法謝謝！此課件下載可自行編輯修改，供參考！此課件下載可自行編輯修改，供參考！感謝你的支持，我們會努力做得更好！感謝你的支持，我們會努力做得更好！