求助PID工作原理？

leadsky

求助PID工作原理？ [复制链接]

通常在反馈控制系统中，我们把参考量与测量量的偏差给PID控制器调节，但PID控制器输出的却是另外性质的输出量，比如水位偏差经PI调节器后输出变成了电压量，速度偏差经PI调节器后输出变成了转矩量等，PI调节器是如何把一种性质的量变成另一种性质的量的？请那位高手最好结合实例解释一下

zengkunhui

比如水位偏差经PI调节器后输出变成了电压量
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是不是类似AD转换了啊 呵呵,

longeteng

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
　　　　比例（P）控制
　　　　比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
　　　　积分（I）控制
　　　　在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
　　　　微分（D）控制
　　　　在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

fsymd

给你个C的例子:
/*********************************************************************************************************
这是一个比较典型的PID处理程序，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，当精度要求很高时，注意保留移位引起的“余数”，做好余
数补偿。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
#include
/*====================================================================================================
    PID Function
   
    The PID (比例、积分、微分) function is used in mainly
    control applications. PIDCalc performs one iteration of the PID
    algorithm.

    While the PID function works, main is just a dummy program showing
    a typical usage.
=====================================================================================================*/

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
        );
}

/*====================================================================================================
   Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/

void PIDInit (PID *pp)
{
    memset ( pp,0,sizeof(PID));
}

/*====================================================================================================
    Main Program
=====================================================================================================*/

double sensor (void)                    //  Dummy Sensor Function
{
    return 100.0;
}

void actuator(double rDelta)            //  Dummy Actuator Function
{}

void main(void)
{
    PID         sPID;                   //  PID Control Structure
    double      rOut;                   //  PID Response (Output)
    double      rIn;                    //  PID Feedback (Input)

    PIDInit ( &sPID );                  //  Initialize Structure
    sPID.Proportion = 0.5;              //  Set PID Coefficients
    sPID.Integral   = 0.5;
    sPID.Derivative = 0.0;
    sPID.SetPoint   = 100.0;            //  Set PID Setpoint

    for (;;) {                          //  Mock Up of PID Processing

        rIn = sensor ();                //  Read Input
        rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn );   //  Perform PID Interation
        actuator ( rOut );              //  Effect Needed Changes
    }
}

力量

你疑惑的是量纲不一致的问题吧.
其实PID反馈控制的核心也是利用误差消除误差, 在做PID运算的时候也可以认为在某种程度上做了量纲的转化. 供你参考.

sda4576

三楼的例子可以

xuch37216471

偶是用汇编作PID，你们的C语言偶看重眼晕，也就无话可说了。

lshyu5

汇编做PID太累了吧……
感觉汇编的数据处理太弱了

hncb9431

引用 4 楼 zyzhang365 的回复:
你疑惑的是量纲不一致的问题吧.
其实PID反馈控制的核心也是利用误差消除误差, 在做PID运算的时候也可以认为在某种程度上做了量纲的转化. 供你参考.

同意.
PID算式中是不用考虑量纲的吧。
量纲转化可看作在 Kp,Ki,Kd 里完成.

wxq20061001

PID是一种控制算法