PID算法与PID自整定算法
本文是由于研发恒温槽项目故需要了解PID控制算法和PID自整定算法，为方便本人日后需要故作此记录。
直接粘贴代码吧 ！
这是PID位置式控温算法
/***********************************************************************/
//*******函数名:void Pid_positional(float speed)
//*******用途:PID输出
//*******说明:
//*******参数:无
//*******返回值:无
/***********************************************************************/
void Pid_positional(void)
{
if(low_level_alarm_flag ==1||temp_error != 0||End_flag == 4) //如果液位低 温度错误 定时时间到则停止加热工作停止
{
percent_lv = 0;
PID.voltage = 900;
}
else
{
//TemP_add();
PID.Err = PID.SetSpeed - PID.ActualSpeed;//计算本次误差+ temp_need
if(PID.Err > 3) //当温度差值大于3 则全速加热
{
PID.voltage = (100 - Ar_Set)*10;
percent_lv = Ar_Set;
}
else if (PID.Err < -3)//当温度值小于-3 必须停止加热
{
PID.voltage = 900;
percent_lv = 0;
}
else //当-3<PID.Err<3 进行PID调节
{
if(PID.Err <= 1&&PID.Err >= -1) //当温度差值大于3 则全速加热
{
PID.Intergral += PID.Err; //计算累计误差
}
PID.voltage = PID.Kp*PID.Err + PID.Ki * PID.Intergral + PID.Kd * (PID.Err - PID.Err_last);//计算PID值
PID.Err_last = PID.Err;//上一次误差值写入
if(PID.voltage >Ar_Set)//控制由Ar决定最大功率
{
PID.voltage = Ar_Set;
if(PID.Err >0)
{
if(PID.Err <= 1&&PID.Err >= -1) //当温度差值大于3 则全速加热
PID.Intergral -= PID.Err;
}
}
if(PID.voltage <= 1)
{
PID.voltage = 1;
if(PID.Err <0)
{
if(PID.Err <= 1&&PID.Err >= -1) //当温度差值大于3 则全速加热
PID.Intergral -= PID.Err;
}
}
percent_lv = PID.voltage;
PID.voltage = PID.voltage*2/100 - 1;//真实值
PID.voltage = acos(PID.voltage)/3.1415926*1000;
}
}
}
下面是PID自整定算法，绝大多数是参考别人的，在最后计算出PID的时候有一些自己的理解和改动。具体的出处忘记了，没有商用，应该不算违规吧！
/***********************************************************************/
//*******函数名:void PID_Auto(void)
//*******用途:PID自整定
//*******说明:构建闭环回路 确定稳定极限 确定两个参数 极限值KP和震荡周期·
//*******参数:无
//*******返回值:无
/***********************************************************************/
void PID_Auto(void)
{
u8 save_buff[6] = {0}; //保存数据缓存
u8 i = 0;
float KC = 0;
float TC = 0;
float sum_temp = 0,min_temp = 0,max_temp = 0,aver_temp = 0;
//第一步进入比较初始温度 确定此时温度处于哪种情况
if(PID_read == 0)
{
if(PID.SetSpeed >= PID.ActualSpeed) // 如果初始温度小于设定值
{
pid_self_first_status_flag = 1;
Step_Auto = 0;
}
else// 如果初始温度大于设定值
{
pid_self_first_status_flag = 0;
Step_Auto = 1;
}
PID_read = 1;
}
if(PID_Auto_Deal == 1) //自整定过程 修改成500ms 计算一次 如果需要精度很高 计算周期必须短
{
PID_Auto_Deal = 0; //清除标识
PID_Auto_Time++; //整定时间计数
if(PID_Auto_Time >= 6000)//整定时间超过50分钟 整定失败数据回滚
{
PID_Auto_Time = 0; //计数清零
}
//程序第一次进入 查看对比当前温度和设定温度
//0 设定温度 低于 当前温度 //1设定温度 高于 或者 等于 当前温度 启动加热
if(( pid_self_first_status_flag == 1) || ( pid_self_first_status_flag == 0))//0 设定温度 低于 当前温度 //1设定温度 高于 或者 等于 当前温度 启动加热
{
if(PID.SetSpeed >= PID.ActualSpeed)//启动加热
{
PID_cool_cnt = 0;
PID_heat_cnt++;
if(PID_heat_cnt >= 3)//连续3次结果都大于大于实际温度
{
PID.voltage = 100;//全速加热
percent_lv = Ar_Set;
if(Step_Auto == 0)
{
Step_Auto = 1;
zero_across_counter++;
if(zero_across_counter == 3)
{
time_low = PID_Auto_Time - 3;//此时的时间不是最低温度对应的时间
}
}
}
}
else//当前温度 大于 设定温度 停止加热
{
PID_cool_cnt++;
PID_heat_cnt = 0;
if(PID_cool_cnt > 3)
{
PID.voltage = 950;//不加热
percent_lv = 0;
if(Step_Auto == 1)
{
Step_Auto = 0;
zero_across_counter++;
if(zero_across_counter == 3)
{
time_low = PID_Auto_Time - 3;//此时的时间不是最低温度对应的时间
}
}
}
}
//最低温度 出现在 zero_across_counter = 3 的阶段
//最高温度 出现在 zero_across_counter = 4 的阶段
if((zero_across_counter == 3 ) || (zero_across_counter == 4 ))
{
pid_self_calc_buffer[k_pid_self_counter] = PID.ActualSpeed;
k_pid_self_counter++;
if(k_pid_self_counter > 3)//0--3 共4个元素
{
k_pid_self_counter = 0;
enable_calc_min_max_flag = 1;
}
if(enable_calc_min_max_flag == 1)//只要有4个值，就可以计算了 后面来的值覆盖了前面的值
{
//去掉最小值 最大值 取剩下2个值的平均值
sum_temp = 0; //先清0
min_temp = 300.0;
max_temp = -80.0;
for(i = 0;i < 4;i++)
{
if(pid_self_calc_buffer[i] <= min_temp)
{
min_temp = pid_self_calc_buffer[i];
}
if(pid_self_calc_buffer[i] >= max_temp)
{
max_temp = pid_self_calc_buffer[i];
}
sum_temp += pid_self_calc_buffer[i];
}
sum_temp = sum_temp - min_temp - max_temp ;
//pid_self_first_status_flag = 1 时 最低温度出现在3阶段
//pid_self_first_status_flag = 0 时 最低温度出现在4阶段
if(pid_self_first_status_flag == 1)
{
if(zero_across_counter == 3 )//最低温度
{
aver_temp = (sum_temp/2.0);
if( aver_temp <= temp_low )
{
temp_low = aver_temp;
}
}
else if(zero_across_counter == 4 )//最高温度
{
aver_temp = (sum_temp/2.0);
if( aver_temp >= temp_high )
{
temp_high = aver_temp;
}
}
}
else if(pid_self_first_status_flag == 0)
{
if(zero_across_counter == 4 )//最低温度
{
aver_temp = (sum_temp/2.0);
if( aver_temp <= temp_low )
{
temp_low = aver_temp;
}
}
else if(zero_across_counter == 3 )//最高温度
{
aver_temp = (sum_temp/2.0);
if( aver_temp >= temp_high )
{
temp_high = aver_temp;
}
}
}
}
}
else if(zero_across_counter == 5 )//4次过0 则说明出现了振荡 整定成功
{
zero_across_counter = 0;
PID_Auto_Deal = 0;//退出pid阶段
time_high = PID_Auto_Time - 3;//此时的时间不是最高温度对应的时间
KC = 127/(temp_high - temp_low);
TC = 1 * (time_high - time_low);//如果记录了 最低温度 与 最高温度对应的时间 那么沿用这个公式：TC = 2 * (TIME_Hight - TIME_LOW);
PID.Kp = 0.6*KC;
PID.Ki = (0.6*KC)/(0.5*TC)/10;
PID.Kd = (0.6*KC)*(0.125*TC)/60;
if(dp_Set == 0)
{
if(PID.Ki < 0.1)
{
PID.Ki = 0.1;
}
}
else
{
if(PID.Ki < 0.01)
{
PID.Ki = 0.01;
}
}
if(dp_Set == 1)
{
P_Set[cool_open_flag] = PID.Kp*100;
I_Set[cool_open_flag] = PID.Ki*100;
}
else
{
P_Set[cool_open_flag] = PID.Kp*10;
I_Set[cool_open_flag] = PID.Ki*10;
}
D_Set[cool_open_flag] = PID.Kd;
save_buff[0] = P_Set[cool_open_flag]>>8;
save_buff[1] = P_Set[cool_open_flag];
save_buff[2] = I_Set[cool_open_flag]>>8;
save_buff[3] = I_Set[cool_open_flag];
save_buff[4] = D_Set[cool_open_flag]>>8;
save_buff[5] = D_Set[cool_open_flag];
W25QXX_Write(save_buff,4 + 12*cool_open_flag,6);
PID_Auto_flag = 0;
temp_high = -80.0; //得到最高温度
temp_low = 300; //得到最低温度
time_high = 0; //得到最高温度
time_low = 0; //得到最低温度
PID_Auto_Time = 0;
Status_show(3,0);//符号不显示
}
}
}
}
有不正确的地方，也希望看到这篇文章的读者指出，真诚的！
PID算法与PID自整定算法_Like_机械师的博客-CSDN博客_pid自整定算法
