PID算法与PID自整定算法

PID算法与PID自整定算法

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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= -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！