温故而知新

做嵌入式开发控制系统,应该经常会用到PID(比例,积分,微分,proportional,integral,derivative)算法,PID 控制器以各种形式使用超过了很多年,广泛应用在机械设备、传动设备和电子设备。在微处理器出现以前,许多的老工程师都是用电阻电容等期间来搭建PID硬件控制器,最基础的硬件PID控制器,在模电课程中应该都学习过,但是估计大家都忘记的差不多了,没事可以去复习下,随着微处理器电子技术的发展,采用微处理器的数字 PID 控制器算法应用也越来越广泛,但是最基础的PID知识,还是有很多的工程师不懂,今天我们就来讲讲PID的基础理论。 PID控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点是迄今为止最稳定的控制方法。它所涉及的参数物理意义明确理论分析体系完整并为工程界所熟悉因而在工业过程控制中得到了广泛应用。下面式(1)就是最基础的PID表达式

u(t): PID 控制器输出

e(t): 设定值和实际值的误差

Kp: 比例增益

Ti: 积分时间

Td: 微分时间

对式(1)进行数字化采样表达,就得到式(2),

n - - 采样序列

T - - - 采样周期

u(n) - -第n次输出.

e(n) - -第n次和第n-1次采样的误差

Ki - - - 积分系数. Ki=Kp * T/Ti .

Kd - - - 微分系数Kd=Kp * Td/T .

式(2)就是简单的位置式PID算法表达式,在你的程序中完成这个表达式并与系统结合起来,就可以把位置式PID引入你的控制系统,参数的整定,需要你下功夫熟悉流程。

由(2)可得到式(3):

(2) – (3) 可以得到式(4)

(4)就是增量式常用的表达式,在温度,压力,等流程控制中经常会用到这种算法,在应用中注意采用周期的选择和参数的整定。至此你是不是简单理解了PID算法?

原文发布于微信公众号 - 嵌入式程序猿(InterruptISR)

原文发表时间:2015-04-26

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