溫度控制系統pid演算法
Ⅰ PID演算法溫控C語言
1. PID調試步驟
沒有一種控制演算法比PID調節規律更有效、更方便的了。現在一些時髦點的調節器基本源自PID。甚至可以這樣說：PID調節器是其它控制調節演算法的媽。
為什麼PID應用如此廣泛、又長久不衰？
因為PID解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，既系統的穩定性、快速性和准確性。調節PID的參數，可實現在系統穩定的前提下，兼顧系統的帶載能力和抗擾能力，同時，在PID調節器中引入積分項，系統增加了一個零積點，使之成為一階或一階以上的系統，這樣系統階躍響應的穩態誤差就為零。
由於自動控制系統被控對象的千差萬別，PID的參數也必須隨之變化，以滿足系統的性能要求。這就給使用者帶來相當的麻煩，特別是對初學者。下面簡單介紹一下調試PID參數的一般步驟：
1．負反饋
自動控制理論也被稱為負反饋控制理論。首先檢查系統接線，確定系統的反饋為負反饋。例如電機調速系統，輸入信號為正，要求電機正轉時，反饋信號也為正（PID演算法時，誤差=輸入-反饋），同時電機轉速越高，反饋信號越大。其餘系統同此方法。
2．PID調試一般原則
a.在輸出不振盪時，增大比例增益P。
b.在輸出不振盪時，減小積分時間常數Ti。
c.在輸出不振盪時，增大微分時間常數Td。
3．一般步驟
a.確定比例增益P
確定比例增益P 時，首先去掉PID的積分項和微分項，一般是令Ti=0、Td=0（具體見PID的參數設定說明），使PID為純比例調節。輸入設定為系統允許的最大值的60%~70%，由0逐漸加大比例增益P，直至系統出現振盪；再反過來，從此時的比例增益P逐漸減小，直至系統振盪消失，記錄此時的比例增益P，設定PID的比例增益P為當前值的60%~70%。比例增益P調試完成。
b.確定積分時間常數Ti
比例增益P確定後，設定一個較大的積分時間常數Ti的初值，然後逐漸減小Ti，直至系統出現振盪，之後在反過來，逐漸加大Ti，直至系統振盪消失。記錄此時的Ti，設定PID的積分時間常數Ti為當前值的150%~180%。積分時間常數Ti調試完成。
c.確定積分時間常數Td
積分時間常數Td一般不用設定，為0即可。若要設定，與確定 P和Ti的方法相同，取不振盪時的30%。
d.系統空載、帶載聯調，再對PID參數進行微調，直至滿足要求。
2.PID控制簡介
目前工業自動化水平已成為衡量各行各業現代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統可分為開環控制系統和閉環控制系統。一個控制系統包括控制器、感測器、變送器、執行機構、輸入輸出介面。控制器的輸出經過輸出介面、執行機構，加到被控系統上；控制系統的被控量，經過感測器，變送器，通過輸入介面送到控制器。不同的控制系統，其感測器、變送器、執行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要採用壓力感測器。電加熱控制系統的感測器是溫度感測器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發了具有PID參數自整定功能的智能調節器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應演算法來實現。有利用PID控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現PID控制的PC系統等等。 可編程式控制制器(PLC) 是利用其閉環控制模塊來實現PID控制，而可編程式控制制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網路來實現其遠程式控制制功能。
1、開環控制系統
開環控制系統(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環迴路。
2、閉環控制系統
閉環控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環控制系統均採用負反饋，又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環控制系統，眼睛便是感測器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最後作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋迴路，也就成了一個開環控制系統。另例，當一台真正的全自動洗衣機具有能連續檢查衣物是否洗凈，並在洗凈之後能自動切斷電源，它就是一個閉環控制系統。
3、階躍響應
階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時，系統的輸出。穩態誤差是指系統的響應進入穩態後，系統的期望輸出與實際輸出之差。控制系統的性能可以用穩、准、快三個字來描述。穩是指系統的穩定性(stability)，一個系統要能正常工作，首先必須是穩定的，從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統的准確性、控制精度，通常用穩態誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統輸出穩態值與期望值之差；快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。
4、PID控制的原理和特點
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以採用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。
積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入「積分項」。積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。 自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化「超前」，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入「比例」項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是「微分項」，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控製作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
5、PID控制器的參數整定
PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛採用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論採用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最後調整與完善。現在一般採用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作；(2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振盪，記下這時的比例放大系數和臨界振盪周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
3.PID控制器參數的工程整定,各種調節系統中PID參數經驗數據以下可參照：
溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
壓力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量L: P=40~100%,T=6~60s。
4. PID常用口訣：
參數整定找最佳，從小到大順序查
先是比例後積分，最後再把微分加
曲線振盪很頻繁，比例度盤要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳
曲線偏離回復慢，積分時間往下降
曲線波動周期長，積分時間再加長
曲線振盪頻率快，先把微分降下來
動差大來波動慢。微分時間應加長
理想曲線兩個波，前高後低4比1
一看二調多分析，調節質量不會低
參考資料：http://www.yuanqijian.com/bbs/htmled_topic.php?topi_id=64489
Ⅱ 溫度控制的PID演算法的C語言程序
//PID演算法溫控C語言2008-08-17 18:58
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 設定目標 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常數 Proportional Const
unsigned int Integral; // 積分常數 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常數 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
};
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit data1=P1^0;
sbit clk=P1^1;
sbit plus=P2^0;
sbit subs=P2^1;
sbit stop=P2^2;
sbit output=P3^4;
sbit DQ=P3^3;
unsigned char flag,flag_1=0;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調節參數
unsigned char set_temper=35;
unsigned char temper;
unsigned char i;
unsigned char j=0;
unsigned int s;
/***********************************************************
延時子程序,延時時間以12M晶振為准,延時時間為30us×time
***********************************************************/
void delay(unsigned char time)
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<time;n++)
for(m=0;m<2;m++){}
}
/***********************************************************
寫一位數據子程序
***********************************************************/
void write_bit(unsigned char bitval)
{
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/
if(bitval==1)
{
_nop_();
DQ=1; /*如要寫1，則將匯流排置高*/
}
delay(5); /*延時90us供DA18B20采樣*/
DQ=1; /*釋放DQ匯流排*/
_nop_();
_nop_();
EA=1;
}
/***********************************************************
寫一位元組數據子程序
***********************************************************/
void write_byte(unsigned char val)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
EA=0; /*關中斷*/
TR0=0;
for(i=0;i<8;i++) /*寫一位元組數據，一次寫一位*/
{
temp=val>>i; /*移位操作，將本次要寫的位移到最低位*/
temp=temp&1;
write_bit(temp); /*向匯流排寫該位*/
}
delay(7); /*延時120us後*/
// TR0=1;
EA=1; /*開中斷*/
}
/***********************************************************
讀一位數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_bit()
{
unsigned char i,value_bit;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ，開始讀時序*/
_nop_();
_nop_();
DQ=1; /*釋放匯流排*/
for(i=0;i<2;i++){}
value_bit=DQ;
EA=1;
return(value_bit);
}
/***********************************************************
讀一位元組數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_byte()
{
unsigned char i,value=0;
EA=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(read_bit()) /*讀一位元組數據，一個時序中讀一次，並作移位處理*/
value|=0x01<<i;
delay(4); /*延時80us以完成此次都時序，之後再讀下一數據*/
}
EA=1;
return(value);
}
/***********************************************************
復位子程序
***********************************************************/
unsigned char reset()
{
unsigned char presence;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ匯流排開始復位*/
delay(30); /*保持低電平480us*/
DQ=1; /*釋放匯流排*/
delay(3);
presence=DQ; /*獲取應答信號*/
delay(28); /*延時以完成整個時序*/
EA=1;
return(presence); /*返回應答信號，有晶元應答返回0,無晶元則返回1*/
}
/***********************************************************
獲取溫度子程序
***********************************************************/
void get_temper()
{
unsigned char i,j;
do
{
i=reset(); /*復位*/
}while(i!=0); /*1為無反饋信號*/
i=0xcc; /*發送設備定位命令*/
write_byte(i);
i=0x44; /*發送開始轉換命令*/
write_byte(i);
delay(180); /*延時*/
do
{
i=reset(); /*復位*/
}while(i!=0);
i=0xcc; /*設備定位*/
write_byte(i);
i=0xbe; /*讀出緩沖區內容*/
write_byte(i);
j=read_byte();
i=read_byte();
i=(i<<4)&0x7f;
s=(unsigned int)(j&0x0f);
s=(s*100)/16;
j=j>>4;
temper=i|j; /*獲取的溫度放在temper中*/
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID));
}
/*====================================================================================================
PID計算部分
=====================================================================================================*/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error//比例
+ pp->Integral * pp->SumError //積分項
+ pp->Derivative * dError); // 微分項
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
compare_temper()
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper)
{
if(set_temper-temper>1)
{
high_time=100;
low_time=0;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<=100)
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time= (100-high_time);
}
}
else if(set_temper<=temper)
{
if(temper-set_temper>0)
{
high_time=0;
low_time=100;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<100)
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0;
low_time= (100-high_time);
}
}
// else
// {}
}
/*****************************************************
T0中斷服務子程序，用於控制電平的翻轉 ,40us*100=4ms周期
******************************************************/
void serve_T0() interrupt 1 using 1
{
if(++count<=(high_time))
output=1;
else if(count<=100)
{
output=0;
}
else
count=0;
TH0=0x2f;
TL0=0xe0;
}
/*****************************************************
串列口中斷服務程序，用於上位機通訊
******************************************************/
void serve_sio() interrupt 4 using 2
{
/* EA=0;
RI=0;
i=SBUF;
if(i==2)
{
while(RI==0){}
RI=0;
set_temper=SBUF;
SBUF=0x02;
while(TI==0){}
TI=0;
}
else if(i==3)
{
TI=0;
SBUF=temper;
while(TI==0){}
TI=0;
}
EA=1; */
}
void disp_1(unsigned char disp_num1[6])
{
unsigned char n,a,m;
for(n=0;n<6;n++)
{
// k=disp_num1[n];
for(a=0;a<8;a++)
{
clk=0;
m=(disp_num1[n]&1);
disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;
if(m==1)
data1=1;
else
data1=0;
_nop_();
clk=1;
_nop_();
}
}
}
/*****************************************************
顯示子程序
功能：將占空比溫度轉化為單個字元，顯示占空比和測得到的溫度
******************************************************/
void display()
{
unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};
unsigned char disp_num[6];
unsigned int k,k1;
k=high_time;
k=k%1000;
k1=k/100;
if(k1==0)
disp_num[0]=0;
else
disp_num[0]=0x60;
k=k%100;
disp_num[1]=number[k/10];
disp_num[2]=number[k%10];
k=temper;
k=k%100;
disp_num[3]=number[k/10];
disp_num[4]=number[k%10]+1;
disp_num[5]=number[s/10];
disp_1(disp_num);
}
/***********************************************************
主程序
***********************************************************/
main()
{
unsigned char z;
unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0;
unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2};
TMOD=0x21;
TH0=0x2f;
TL0=0x40;
SCON=0x50;
PCON=0x00;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
PS=1;
EA=1;
EX1=0;
ET0=1;
ES=1;
TR0=1;
TR1=1;
high_time=50;
low_time=50;
PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure
spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients
spid.Integral = 8;
spid.Derivative =6;
spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint
while(1)
{
if(plus==0)
{
EA=0;
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(plus==0)
{
set_temper++;
flag=0;
}
}
else if(subs==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;a<102;b++){}
if(subs==0)
{
set_temper--;
flag=0;
}
}
else if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
{
flag=0;
break;
}
EA=1;
}
get_temper();
b=temper;
if(flag_2==1)
a=b;
if((abs(a-b))>5)
temper=a;
else
temper=b;
a=temper;
flag_2=0;
if(++count1>30)
{
display();
count1=0;
}
compare_temper();
}
TR0=0;
z=1;
while(1)
{
EA=0;
if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
disp_1(phil);
// break;
}
EA=1;
}
}
//DS18b20 子程序
#include <REG52.H>
sbit DQ=P2^1; //定義埠
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned int word;
//延時
void delay(word useconds)
{
for(;useconds>0;useconds--);
}
//復位
byte ow_reset(void)
{
byte presence;
DQ=0; //DQ低電平
delay(29); //480us
DQ=1; //DQ高電平
delay(3); //等待
presence=DQ; //presence信號
delay(25);
return(presence);
} //0允許，1禁止
//從1-wire 匯流排上讀取一個位元組
byte read_byte(viod)
{
byte i;
byte value=0;
for (i=8;i>0;i--)
{
value>>=1;
DQ=0;
DQ=1;
delay(1);
if(DQ)value|=0x80;
delay(6);
}
return(value);
}
//向1-wire匯流排上寫一個位元組
void write_byte(char val)
{
byte i;
for (i=8;i>0;i--) //一次寫一個位元組
{
DQ=0;
DQ=val&0x01;
delay(5);
DQ=1;
val=val/2;
}
delay(5);
}
//讀取溫度
char Read_Temperature(void)
{
union{
byte c[2];
int x;
}temp;
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0xBE);
temp.c[1]=read_byte();
temp.c[0]=read_byte();
ow_reset();
write_byte(0xCC);
write_byte(0x44);
return temp.x/2;
}
Ⅲ 有誰對溫度PID控制有了解的嗎
在工程中，應用最為廣泛的調節器控制方式：比例、積分、微分控制——PID控制（PID調節）。PID控制在實際中有PI、PID、PD、純I控制等組合。PID控制器就是根據系統的差值（差值＝設定值－反饋值），利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。需要說明的是差值（誤差信號）是帶符號計算的，如設定溫度為200度，儀表反饋溫度為180度，差值為＋20度。
若儀表反饋溫度為220度，則差值為－20度比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出大小與誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state
error）。
對一個自動控制系統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System
with
Steady-state
Error）。積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出大小與誤差信號的積分成正比關系。在控制器中引入「積分項」，積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項也會隨著時間的增加而加大，（注，由於誤差是帶符號計算的，當誤差為0時，積分項輸出才停止）。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出大小與誤差信號的微分（即誤差變化趨勢——變化率）成正比關系。由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。比如10自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化「超前」。（好比打雷和閃電，閃電發生後，可以事先預測出可能有雷聲，提前捂住耳朵）在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。「微分項」能預測誤差變化的趨勢。這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控製作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
Ⅳ 關於溫度控制系統PD/PID演算法程序問題
PID控制的概念 所謂的控制首先分有反饋控制和無反饋控制，我們當然討論的PID當然是有反饋控制了。所謂的有反饋控制無非是要根據被控量的情況參與運算來決定操縱量的大小或者方向，那麼到底如何根據被控兩來決定操縱量的大小呢，唉，這就有很多分類了，所謂的高級的控制方式也就是「高級」在這個節骨眼上，有什麼「自適應控制、模糊控制、預測控制、神經網路控制、專家智能控制」等等（至於到底這些控制方式有什麼優點，唉，我只用過PID，別的也說不清楚，去抄書的話也沒有說服力，關鍵是也懶的去抄。那位老弟如果要作論文，可以在這里發揮一下，資料到處都是）。但是就目前而言，在工業控制領域尤其是控制系統的底層，PID控制演算法仍然獨霸鰲頭，佔領著80％左右的市場份額，當然，這里所說的PID控制演算法不是俠義上的固定PID，現在不是講究多學科融合嗎？人們在PID控制規律中吸取了其他「高級」的控制規律的優點，出現了諸多的新穎的控制器如自校正PID、專家自適應PID、預估PID、模糊PID、神經網路PID、非線性 PID等新型PID控制器。至於所謂的變種的PID演算法如什麼「遇限削弱微分」微分先行，積分分離「bangbang+PID」等等，已經不算是什麼高級的控制方式了作控制器的廠商大多都會或多等等或少的採取一些，至於是神經網路PID,模糊PID，自適應PID是如何實現的，我所知道的就是利用對應的控制演算法，適時的調節PID的參數。還是舉個例子吧。傳統PID的演算法公式是： ⊿U(n)=Kp[e(n)-e(n-1)]+Kie(n)+Kd[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)] U(n)=⊿U(n)+U(n-1) e(n) ,e(n-1), e(n-2)就是歷史上的三個設定值跟過程值之間的偏差了。 這是一個增量式的PID算式（如果有誰不明白什麼式增量是算式，呵呵，可能以後會提到，偶的寫作水平有限，不會組織內容，再說我是想到哪，寫道哪,呵呵，見涼）。 所謂的新型PID控制器，就是根據e(n)的不同，利用那些先進的控制規律來適當的調整Kp,Ki,Ke。至於怎麼調整，呵呵，這就太羅嗦了，也不是這篇內容所該介紹的，（關鍵是我也不太清楚，呵呵，見笑），需要這些功能的大俠應該是我的前輩，還請指教喲。 好了，現在正式介紹一下所謂的PID各個參數吧。 所謂的PID大家在大學期間都應該學過，就是比例（P）、積分（I）、微分（D）。 比例控制：就是對偏差進行控制，偏差一旦產生，控制器立即就發生作用即調節控制輸出，使被控量朝著減小偏差的方向變化，偏差減小的速度取決於比例系數Kp， Kp越大偏差減小的越快，但是很容易引起振盪，尤其是在遲滯環節比較大的情況下，Kp減小，發生振盪的可能性減小但是調節速度變慢。但單純的比例控制存在靜差不能消除的缺點。這里就需要積分控制。 積分控制：實質上就是對偏差累積進行控制，直至偏差為零。積分控製作用始終施加指向給定值的作用力，有利於消除靜差，其效果不僅與偏差大小有關，而且還與偏差持續的時間有關。簡單來說就是把偏差積累起來，一起算總帳。 微分控制：它能敏感出誤差的變化趨勢,可在誤差信號出現之前就起到修正誤差的作用,有利於提高輸出響應的快速性,減小被控量的超調和增加系統的穩定性。但微分作用很容易放大高頻雜訊,降低系統的信噪比,從而使系統抑制干擾的能力下降。因此，在實際應用中，應慎用微分控制，尤其是當你開始作實驗時，不防將微分控制項去掉，看看行不行，呵呵，不行啊？還是看看別的地方吧，肯定行的。 行了，這三個參數說明白了，再來說說怎麼確定這幾個參數的數值吧。這幾個參數的確定比較先進的方式是自整定，但是如果是開始涉及這部分還是先不要講了，按照經驗值吧。估計大家用來控制溫度比較多。大家按照這個規律來選吧。 Kp=100/P Ki= kp*T/I Kd= kp*D/T 分別介紹一下各個參數的意義： T：計算周期，就是各多少時間計算一次 ⊿U(n)=Kp[e(n)-e(n-1)]+Kie(n)+Kd[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)],單位是秒。一般1秒或者0.5秒甚至5秒都行。 P:比例帶 I：積分時間 D：微分時間 P、I、D跟kp,ki,kd有什麼關系呢？ Kp=100/P, Ki=kp*T/I Kd=kp*D/T 然後就可以計算 ⊿U(n)=Kp[e(n)-e(n-1)]+Kie(n)+Kd[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)] 算出來⊿U(n)之後再怎麼辦呢？怎麼把這一個數據跟控制輸出聯系在一起呢?說道這里我們先說說PID控制方式大體都有那些？ 其一為線形連續PID輸出，也就是說，PID運算的結果以模擬電壓，電流或者可控硅導通角的形式按比例輸出。 其二為時間－比例PID輸出，也就是說，事先定一個時間長度，T1，然後PID運算的結果就在控制周期內以ON－OFF的形式輸出出來，比如你控制一個爐子的溫度，用電熱絲來加熱，就可以控制電熱絲的一個控制周期內通電占整個控制周期的比例來實現，電路上可以用繼電器或者過零觸發的方式來切斷或者接通電熱絲供電。 起三為位置比例PID，PID運算的結果主要是對應於調節閥的閥門開度。 再回到前面，我們以第二種控制方式為例，計算出⊿U(n)後，一般首先將其歸一化，也就是說除以你所要控制的溫度的量程。 ⊿U(n)0_1＝⊿U(n)/(hh-ll) 而時間比例PID輸出對應的是「位置式PID運算」的結果 所以呢，我們要講結果累積起來， U(n)0_1＋＝⊿U(n)0_1 然後將次結果換算成對應於控制周期的占空比。來輸出
Ⅳ 請教溫控PID增量型演算法公式
南京星德機械提供：增量式PID控制演算法
當執行機構需要的不是控制量的絕對值，而是控制量的增量（例如去驅
動步進電動機）時，需要用PID的「增量演算法」。
Ⅵ 幾種常用溫控演算法的比較與總結
最近在做一個有關大氣VOCs實時監測的項目，由於該項目要求控溫精度在0.1度之內，所以就研究了一下有關溫控的演算法，我們知道對於一些大慣性的系統，比如加熱爐、智能小車中都會用到PID（比例、積分和微分）演算法，而PID演算法分為二值式、位置式、增量式和分段式，當然也有模糊式等。現根據在實際項目中的應用情況將其總結如下：
（1）二值式
二值式溫控演算法只存在兩個狀態，不是開，就是關。常用在一些控溫精度不高的場合。
（2）位置式
位置式PID演算法由於計算量比較大，降低了單片機的運行速度，需要單片機比較大的內存，所以在實際應用中應用的比較少，除非有特除要求的場合。
（3）增量式
增量式PID演算法相比二值式控溫精度比較高，相比位置式計算量減少了許多，提高了單片機的運行速度，也增大了單片機的選擇餘地（內存要求降低）。為了提高溫控的速度，減少溫控所需要的時間，所以該增加式PID演算法常與BangBang演算法、大林演算法相結合使用。BangBang演算法和大林演算法即是全功率加熱，比如BangBang-PID演算法通過會有一個閾值，一旦採用BangBang或大林演算法升溫到閾值時，就會自動切換到增量式PID演算法進行控溫。另外該閾值的選擇是個難點，閾值小了，升溫時間比較長，閾值大了，過沖量比較大，所以說該閾值的選擇需要從以下兩個方面去確定：升溫速率、距離設定值的差值大小等方面。
（4）分段式
分段式PID演算法雖然比模糊PID演算法差一些，但是模糊PID控制大多數還停留在理論階段，應用到實際系統的還比較少，控制效果如何還不是很確定。分段式PID演算法在某些方面與模糊式PID演算法有很多相近的地方，也是對信號進行閾值的劃分，然後在不同的閾值階段採用不同的控制參數。分段PID優於模糊PID的地方在於我們現有的工控機在編輯控制演算法時是數字式的，模糊PID演算法要想實現其功能除了要進行數據的離散化外，其用到的數據參數也比較多導致統計起來比較麻煩，經過以上對比分析，從系統的可實現性方面考慮，還是採用分段式PID演算法的比較多些。
根據項目的實際控制結果表明單純的採用單一的PID參數進行調節要想達到較為理想的控制效果是不容易的。所以可以根據控制對象的實際情況及偏差的大小，在不同的控制階段給定不同的PID調節參數，這樣可以在偏差大的時候加大比例調節，降低積分作用，偏差小的時候減少比例作用，加大積分作用。這樣既可以增加響應速度，超調量也不會太大，這就是分段PID的控制思想。 下面對普通PID與分段PID在同一控制變數下做出的反應做一下對比，他們的輸出曲線如下圖：
在上圖輸出曲線中可以看出在目標值情況相同的情況下，分段PID的響應速度更快，達到目標值時分段PID比普通PID所用的時間少一半，所用控制系統的快速性被分段PID明顯提高了。採用分段PID即是將一個控制過程進行分段控制，可以避免採用單一PID控制時對誤差積累較多的缺點（採用單一PID演算法時，剛開始啟動時目標值與實際值的差值會很大，如果有積分變數的話，積分變數大了會導致較大的積累偏差，導致消除困難，造成系統較大的系統超調；積分變數小了會導致精差消除較慢。），這樣在每一階段都對誤差進行消除，最後誤差結果會小很多。分段PID演算法的實現步驟：這里假定閾值a為偏差的50%，閾值b為偏差的30%。
a、根據工程需要設置閾值a>b>0;
b、當偏差較大，且偏差大於等於a時，採用PD控制，可加快系統響應；
c、當偏差較小，且大於b，小於a時採用PI控制；
d、當偏差小於b時，採用PID控制（P設的小些，I設的大些），可減少系統精差。
以上是對幾種常用PID演算法的比較和總結，在實際的項目中用的比較多的是增量式PID演算法和分段式PID演算法，分段式PID算比單一的增量式PID演算法控溫速度快，精度更高，雖然分段PID演算法參數整定比較繁瑣些，但鑒於它的控制速度快、精度高，還是推薦使用分段PID演算法應用於溫度控制、電機控制等領域或項目中。
Ⅶ 基於PID演算法的單片機溫度控制系統設計（實現製冷效果）
看看我以前回答過的一個問題，或許有幫助。
所謂PID指的是Proportion-Integral-Differential。翻譯成中文是比例-積分-微分。
記住兩句話：
1、PID是經典控制（使用年代久遠）
2、PID是誤差控制（）
對壓縮泵轉速進行控制:
1、變頻器-作為壓縮機驅動；2、溫度感測器-作為輸出反饋。
PID怎麼對誤差控制，聽我細細道來：
所謂「誤差」就是命令與輸出的差值。比如你希望控制壓縮機轉速為1500轉（「命令電壓」=6V），而事實上控制壓縮機轉速只有1000轉（「輸出電壓」=4V），則誤差: e=500轉（對應電壓2V）。如果泵實際轉速為2000轉，則誤差e=-500轉（注意正負號）。
該誤差值送到PID控制器，作為PID控制器的輸入。PID控制器的輸出為：誤差乘比例系數Kp+Ki*誤差積分+Kd*誤差微分。
Kp*e + Ki*∫edt + Kd*（de/dt） （式中的t為時間，即對時間積分、微分）
上式為三項求和（希望你能看懂），PID結果後送入電機變頻器或驅動器。
從上式看出，如果沒有誤差，即e=0，則Kp*e=0；Kd*（de/dt）=0；而Ki*∫edt 不一定為0。三項之和不一定為0。
總之，如果「誤差」存在，PID就會對變頻器作調整，直到誤差=0。
評價一個控制系統是否優越，有三個指標：快、穩、准。
所謂快，就是要使壓力能快速地達到「命令值」（不知道你的系統要求多少時間）
所謂穩，就是要壓力穩定不波動或波動量小（不知道你的系統允許多大波動）
所謂准，就是要求「命令值」與「輸出值」之間的誤差e小（不知道你的系統允許多大誤差）
對於你的系統來說，要求「快」的話，可以增大Kp、Ki值
要求「准」的話，可以增大Ki值
要求「穩」的話，可以增大Kd值,可以減少壓力波動
仔細分析可以得知：這三個指標是相互矛盾的。
如果太「快」，可能導致不「穩」；
如果太「穩」，可能導致不「快」；
只要系統穩定且存在積分Ki，該系統在靜態是沒有誤差的（會存在動態誤差）；
所謂動態誤差，指當「命令值」不為恆值時，「輸出值」跟不上「命令值」而存在的誤差。不管是誰設計的、再好的系統都存在動態誤差，動態誤差體現的是系統的跟蹤特性，比如說，有的音響功放對高頻聲音不敏感，就說困廳明功放跟蹤性能不好。
調整PID參數有兩種方法：1、模擬法；2、「試湊法」
模擬法我想你是不會的，介紹一下「試湊法」
「試湊法」設置PID參數的建議步驟：
1、把Ki與Kd設為0，不要積分與微分；
2、把Kp值從0開始慢慢增大，觀察壓力的反應速度是否在你的要求內；
3、當壓力的反應速度達到擾賣你的要求，停止增大Kp值；
4、在該Kp值的基礎上減少10%；
5、把Ki值從0開始慢慢增大；
6、當壓力開始波動，停止增大Ki值；
7、在該Ki值的基礎上減少10%；
8、把Kd值從0開始慢慢緩尺逗增大，觀察壓力的反應速度是否在你的要求內；
Ⅷ pid_PWM 溫控pwm 利用pid演算法
PID演算法本身是很簡單的，你隨便找本講PID的書，大膽的把公式抄上，肯定就能用。
至於好用不好用的問題，在於另外兩點，
第一是你用的參數的精度問題，如果你全部用浮點數來計算，當然不會出錯，但程序可能會很大，可能大到你無法接受（看你用的什麼晶元了），如果你用短整，或者長整來做，那麼小數點後面的精度會被丟棄，嚴重的時候，你有演算法無法正常運行。一般是用定點數來做，說白了就是用整數做，但整數1不要代表1度，而是代表0.1度，0.01度，或者16分之一度，具體的你自己來約定。
第二，是關於PID的幾個參數的整定問題，這個需要經驗，網上可以找到一些口訣，但具體操作還是要經驗的。整定好的PID才是能用的PID，整定不好，溫度就會失控。
回到你的問題，你需要先決定你的輸出的精度，比如你的PWM輸出是幾位精度的，可能是8位，也可能是10位，假設是10位，那麼輸出是大值就是1023，最小值是0。你套上公式計算，像這樣，以浮點數為例
EK_1 = EK;
Ek = settemp - runtemp;
Up = Ek * KP; // KP 是設定的比例系數，需要整定
Ui = Ui + Ek * Ki;
Ud = ( EK - EK_1 ) * Kd;
Upid = Uk + Ui + Ud;
整定KP， Ki, Kd，使Upid 的范圍在+/-1.0范圍，
最後
PWM_Out( Upid * 1024 );