1.PID 概念阐述——基本概念——建立系统或对象数学模型的方法
A.自动控制系统的一空嫌些常用术语
被控对象:是指被控制的装置或者设备;
设定值(给定值):希望系统输出达到的数值;
控制量:施加给被控对象的信号,使受控对象按照一定的规律运行;
被控变量:控制系统的输出,即被控的物理量;
偏差信号:系统的设定值与反馈信号之差称为偏差;
扰动信号:使对象输出偏离设定值的输入信号;
控制系统的组成:
定值元件:用来产生设定值或参考输入;
控制器:或称调节器。通过一定的控制规律给出控制量,送到执行元件;
执行元件:完成功率转换或信号转换,常称为执行机构或者执行器。
测量、变送元件:又称传感器,用于检测被控对象的输出量,并变换成标准信号
送到控制器;
比较元件:用以产生偏差信号;
B.PID 控制器
PID 全称比例(proportion)-积分(integral)-微分(derivative)控制器,是自动控制系统设计中最经典应用最广泛的一种控制器,实际上是一种算法。
比例调节作用(P):是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的有比较大的超调,并产生振荡,稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用(I):是使系统消除稳态误差,它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整,提高无差者亏老度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti 越小,积分作用就越强。反之Ti 大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI 调节器或PID 调节器。
微分调节作用(D):微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用首升,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD 或PID 控制器。
2.PID 控制器在Online-famos-professional 中的使用说明
Onlinefamos-With control command:
在Online-famos 中整个控制结构的组成,包括PID-控制器.
在Synchronous task 下进行以下参数的编辑,用函数.Cal.:
控制器控制的时间长度;
初始值设定;
实时的过程变量(即为反馈值);
初始值设定在OnInitAll 块中,KP,KI,KD,其他数值均设置为0,除了DCutOff,
接近于0.1/[控制器周期间隔]
有关PID 控制器具体的配置参数,可以参照Online-FAMOS 的帮助文档;
在imc Online FAMOS里利用PID控制可以实现CAN报文实时输出,车用天然气发动机怠速转速闭环控制以及混合动力轿车电子节气门控制系统设计与匹配试验等。
刚好前不久搞过PID,部分程序如下,仅供参考/*==============================================================================
在使用单片机作为控制cpu时,请稍作简化,具体的PID参数必须由具体对象通过实验确定。
由于单片机的处理速度和ram资源的限制,一般不采用浮点数运算,而将所有参数全部用整数,
运算到最后再除以一个2的N次方数据(相当于移位),作类似定点数运算,可大大提高运算速度,
根据控制精度的不同要求,当精度要求穗者雹很高时,注意保留移位引起的“余数”,做好余数补偿。猜帆
这个程序只是一般常用pid算法的基本架构,没有包含输入输出处理部分。
==============================================================================*/
#include <string.h>
#include <stdio.h>
/嫌衡*===============================================================================
PID Function
The PID function is used in mainly
control applications. PID Calc performs one iteration of the PID
algorithm.
While the PID function works, main is just a dummy program showing
a typical usage.
PID功能
在PID功能主要用于控制应用。 PID 计算器执行一个PID的迭代算法。虽然PID功能的工程,
主要只是一个虚拟程序显示一个典型的使用。
================================================================================*/
typedef struct PID {
double SetPoint // 设定目标 Desired Value
double Proportion// 比例常数 Proportional Const
double Integral // 积分常数 Integral Const
double Derivative// 微分常数 Derivative Const
double LastError // Error[-1]
double PrevError // Error[-2]
double SumError // Sums of Errors
} PID
/*================================ PID计算部分===============================*/
double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
double dError,Error
Error = pp->SetPoint - NextPoint // 偏差
pp->SumError += Error // 积分
dError = pp->LastError - pp->PrevError// 当前微分
pp->PrevError = pp->LastError
pp->LastError = Error
return (pp->Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
)
}
/*======================= 初始化的PID结构 Initialize PID Structure===========================*/
void PIDInit (PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(PID))
}
/*======================= 主程序 Main Program=======================================*/
double sensor (void)// 虚拟传感器功能 Dummy Sensor Function{return 100.0}
void actuator(double rDelta)// 虚拟驱动器功能 Dummy Actuator Function{}
void main(void)
{
PID sPID // PID控制结构 PID Control Structure
double rOut // PID响应(输出) PID Response (Output)
double rIn // PID反馈(输入) PID Feedback (Input)
PIDInit ( &sPID ) // 初始化结构 Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5 // 设置PID系数 Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5
sPID.Derivative = 0.0
sPID.SetPoint = 100.0 // 设置PID设定 Set PID Setpoint
for ()
{ // 模拟最多的PID处理 Mock Up of PID Processing
rIn = sensor () // 读取输入 Read Input
rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ) // 执行的PID迭代 Perform PID Interation
actuator ( rOut ) // 所需的更改的影响 Effect Needed Changes
}
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