PID演算法控制簡單理解

2022-08-24 17:45:11 字數 1525 閱讀 9492

1 傳統的位式控制演算法

使用者期望值sv(設定值)經控制演算法輸出乙個輸出訊號out,輸出訊號載入到執行部件上(像mos管等)對控制物件進行控制(步進電機、加熱器等),控制物件的當前值(pv)如速度通過感測器反饋給控制演算法與sv相比較。

特點:1 位式演算法輸出的控制訊號只有兩種狀態『h』或者『l』。

2 演算法輸出訊號out的依據:

如果pv>=sv 輸出訊號高了

如果pv

缺點:只能考察控制物件的當前值

2 pid演算法

sv:使用者的設定值(目標值)

pv:反應負載當前的狀態值(控制物件當前的狀態值)

e = sv - pv :偏差值

2.1 pid演算法分析

1.從開始工作到當前時刻得到乙個取樣點序列(假如每秒取樣一次,xk表示當前時刻的取樣值):

x1,x2,x3,..........xk-1,xk

2.分析取樣點序列得到三個資訊:

1> 偏差值ek = sv - xk 反映了當前時刻,感測器反饋回來的值與目標值偏差的程度;

如果:ek>0   表示當前時刻未達標

ek=0   表示當前時刻已達標

ek<0   表示當前時刻已超標

設:pout = kp * ek  ——比例控制

特點:比例控制一般輸出為pwm訊號,通過調節pwm的占空比,來對輸出進行控制。比例控制只考慮當前時刻是否有偏差,當ek=0時,負載就處於失控狀態,pwm此時可不起作用;比例控制沒有偏差時是不起作用的,需要始終有乙個偏差。

一般地在演算法上加乙個常數:

pout = kp * ek + out0 ;

2>歷史偏差序列(有正數有負數)

設:e1=sv-x1,e2=sv-x2,e3=sv-x3,.........ek = sv - xk

得序列:e1,e2,e3,.............ek.

sk=e1+e2+e3+............+ek

如果:sk>0     過去時間段大多數時刻未達標

sk=0     過去時間段總體情況較好

sk<0     過去時間段大多數時刻超標

根據歷史狀態輸出訊號得:

iout = kp * sk  ——積分演算法

單純的積分控制sk=0時,會嚴重干擾當前情況,進入失控狀態;一般的

iout = kp * ek + out0

3>

最近兩次的偏差相減

dk=ek-ek-1

如果:dk>0 偏差有增大趨勢

dk=0 偏差趨勢沒有變化

dk<0 偏差有減小趨勢

dout =dk * kp   ——微分控制

微分控制不可以獨立行動,

微分演算法只關心偏差有沒有變化趨勢

dout =dk * kp + out0 

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