51單片機(jī)pid算法程序(三)增量式pid控制算法-在線瀏覽
2024-08-17 11:36本頁面
【正文】 實際應(yīng)用中，可以根據(jù)受控對象的特性和控制的性能要求，靈活地采用不同的控制組合，構(gòu)成比例(P)控制器比例+積分+微分(PID)控制器式中 或自動控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)單元將來自變送器的測量值與給定值相比較后產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例、積分、微分(PID)運算，并輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，以實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、也為及其他工藝參數(shù)的自動控制。除了系統(tǒng)控制輸入為0和系統(tǒng)過程值等于期望值這兩種情況，比例控制都能給出穩(wěn)態(tài)誤差。但是，比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。 圖2比例(P)控制階躍響應(yīng)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(guān)系。這樣，即使誤差很小，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(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減少，直到等于零。如果單獨用積分(I)的話，由于積分輸出隨時間積累而逐漸增大，故調(diào)節(jié)動作緩慢，這樣會造成調(diào)節(jié)不及時，使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度下降。由于自動控制系統(tǒng)有較大的慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，在調(diào)節(jié)過程中可能出現(xiàn)過沖甚至振蕩。圖4微分 (D)控制和比例微分(PD)控制階躍相應(yīng)總結(jié)： PI比P少了穩(wěn)態(tài)誤差，PID比PI反應(yīng)速度更快并且沒有了過沖。圖6 典型的PID控制器對于階躍跳變參考輸入的響應(yīng)參數(shù)的調(diào)整應(yīng)用PID控制，必須適當(dāng)?shù)卣{(diào)整比例放大系數(shù)KP，積分時間TI和微分時間TD，使整個控制系統(tǒng)得到良好的性能。很多時候一個詳細(xì)的數(shù)學(xué)描述是不存在的，這時候就需要實際地調(diào)節(jié)PID的參數(shù).ZieglerNichols方法ZieglerNichols方法是基于系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的PID整定方法．在設(shè)計過程中無需考慮任何特性要求，整定方法非常簡單，但控制效果卻比較理想。2. 記錄下振蕩時的P部分的臨界增益Kc,和振蕩周期Pc，代到下表中計算出KP，Ti， Td。表2 表3 TyreusLuyben的整定值減少了振蕩的作用和增強(qiáng)了穩(wěn)定性。這兩個參數(shù)很好的將過程行為進(jìn)行了量化以決定PID控制器應(yīng)該如何整定來得到理想的閉環(huán)回路性能。參考資料1）MixedSignal Control Circuits Use Microcontroller for Flexibility in Implementing PID Algorithms，By Eamon Neary （圖1，表1）51單片機(jī)通過AD對信號進(jìn)行采集，變成數(shù)字信號，再在單片機(jī)中通過算法實現(xiàn)PID運算，再通過DA把控制量反饋回控制源。位置式PID控制算法（21） 在時域的傳遞函數(shù)表達(dá)式（23） 式中n是離散點的個數(shù)。（24）其中u(n)——第k個采樣時刻的控制； KP ——比例放大系數(shù)；如果采樣周期足夠小，則（24）的近似計算可以獲得足夠精確的結(jié)果，離散控制過程與連續(xù)過程十分接近。缺點：1）2）位置式PID控制算法C51程序具體的PID參數(shù)必須由具體對象通過實驗確定。這個程序只是一般常用pid算法的基本架構(gòu)，沒有包含輸入輸出處理部分。 // 設(shè)定目標(biāo)Desired value double Proportion。 // 積分常數(shù)Integral Const double Derivative。 // Error[1] double PrevError。 // Sums of Errors } PID。 Error = ppSetPoint NextPoint。
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