PID溫度控制算法PPT

1、1,溫度控制算法的軟件實(shí)現(xiàn),2,問題？,1. 怎樣評(píng)價(jià)溫度控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣？ 2. 什么是PID控制算法？什么是數(shù)字式PID控制算法? 3. 什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和現(xiàn)象? 4. 怎樣用C語言編寫PID控制程序？ 5. 怎樣在PSOC上實(shí)現(xiàn)PID控制溫度？ 6.怎樣測試PID控制器是否正常工作？,3,問題一：怎樣評(píng)價(jià)溫度控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣？,能夠快速穩(wěn)定準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)控制 能夠?qū)囟绕钪悼刂圃谝粋€(gè)較小的范圍內(nèi) 具有較強(qiáng)抵抗干擾的能力 控制超調(diào)量不能過大,4,問題二：什么是PID控制算法？什么是數(shù)字 式PID控制算法?,PID控制算法： PID控制器是一種線性控制器，它將給定

2、值與實(shí)際輸出值的偏差 的比例、積分和微分進(jìn)行線性組合，形成控制量 輸出，如圖下圖所示。 PID控制器方框圖,5,問題二：什么是PID控制算法？什么是數(shù)字式PID控 制算法?,模擬控制算法：用于模擬控制系統(tǒng) 被測參數(shù)由傳感器變化成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后輸入調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器中與給定值進(jìn)行比較，再把比較后的差值經(jīng)運(yùn)算后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變進(jìn)給量，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。 數(shù)字控制算法：用于數(shù)字控制系統(tǒng) 先把過程參數(shù)進(jìn)行采樣，并通過模擬量輸入通道將模擬量變成數(shù)字量，這些數(shù)字量通過計(jì)算機(jī)按一定控制算法進(jìn)行運(yùn)算處理，運(yùn)算結(jié)果經(jīng)轉(zhuǎn)換成模擬量后，由模擬量輸出通道輸出，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)，以此達(dá)到給定值。,6,問題

3、三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象?,在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，控制量實(shí)際輸出值往往受到執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的限制，而被限制在一定的范圍內(nèi)，即 ， 其變化也局限在一定的范圍，即 。 如果控制量在上述范圍內(nèi)，那么控制可以達(dá)到預(yù)期效果；一旦超出上述范圍，則實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制量就不再是計(jì)算值。這相當(dāng)于在系統(tǒng)中串聯(lián)了一個(gè)飽和非線性環(huán)節(jié)，因此，將引起不期望的效應(yīng)，即飽和效應(yīng)。,7,問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象?,防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施一： 積分分離法 積分分離的基本思路是：當(dāng)被調(diào) 量與設(shè)定值偏差較大時(shí)，取消積分作 用，以免由于積分作用使系統(tǒng)穩(wěn)定性 降低，超調(diào)量增大；當(dāng)被控量接近給

4、定值時(shí)，引入積分控制，以便消除靜 差，提高控制精度。,8,問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象？,防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施二： 遇限削弱積分控制算法 當(dāng)控制進(jìn)入飽和區(qū)以后，便不再進(jìn)行積分項(xiàng)的累加，而只執(zhí)行削弱積分的運(yùn)算。因而，在計(jì)算（）時(shí)，先判斷（）是否已超出限制值。若（），則只累加負(fù)偏差；若（），則累加正偏差。采用遇限削弱積分控制算法后，可以避免控制量長時(shí)間停留在飽和區(qū)。,9,問題三：什么是積分飽和現(xiàn)象？怎樣避免積分飽和 現(xiàn)象?,防止調(diào)節(jié)器積分飽和的措施三： 有效偏差法 當(dāng)根據(jù)位置算法算出的控制量超出限制范圍時(shí)，控制量實(shí)際上只能取邊界值，即或，有效偏差法是將相應(yīng)的這一控制量的偏

5、差值作為有效偏差值計(jì)入積分累計(jì)而不是將實(shí)際偏差計(jì)入積分累計(jì)。因?yàn)榘磳?shí)際偏差值計(jì)算出的控制量并未實(shí)行。,10,問題四：怎樣用C語言編寫PID控制程序？,通過采樣將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并與目標(biāo)設(shè)置值進(jìn)行比較分析。同時(shí)將二者的偏差通過算法輸出，進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。整個(gè)過程不斷循環(huán)，從而使得控制的對(duì)象保持一個(gè)較為恒定的值。 從而將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以操作的數(shù)字信號(hào)，則可采用C語言控制整個(gè)循環(huán)過程。,11,問題四：怎樣用C語言編寫PID控制程序？,12,問題四：怎樣用C語言編寫PID控制程序？,13,問題五：怎樣在PSOC上實(shí)現(xiàn)PID控制溫度？,在中斷程序中定義的臨時(shí)變量： float de,y0; s

6、tatic float Ie=0,de1=0; static uint8 PID_Count=0; 在主程序外定義的常變量： #define Kp12.19/PID控制參數(shù) #define Ki0.3 #define Kd 109.7 #define Integral_Boundary 11.0/有限積分邊界 uint8 PWM_Output;,14,問題五：怎樣在PSOC上實(shí)現(xiàn)PID控制溫度？,PID_Count+; if(PID_Count100) PID_Count=0; de=Target_Temp-Current_Temp;/求溫度誤差e if(de-Integral_Boundary)/如果處于有限積分邊界之內(nèi) Ie=Ie+Ki*de;/求誤差的積分 else Ie=0;/在邊界外時(shí)積分清零 y0=Kp*de+Ie+Kd*(de-de1)+