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pid算法软件

发布时间:2023-06-19 13:58:03

1. 西门子plc300如何调用pid算法

转个-----------
西门子网站有文档专门说明pid软件模块的使用,可是真正要用起来还是有点混乱,参数太多,不知道取舍了,呵呵。其实用plcsim简单测试下还是可以做到心中有数,到了现场调试不用慌了。

一、在ob35里面插入FB41,方框顶上会有红字,输入一个类似“DB120”的,系统会问你要不要生成这个Db,yes就可以
二、大部分参数不要填,默认就行,下面是常用参数,用变量连接:

1、MAN_ON:用一个bool量,如m0.0,为true则手动,为false则自动;
2、cycle:T#100MS,这个值与ob35默认的100ms一致;
3、SP_INT:MD2,是hmi发下来的设定值,0-100.0的范围,real型;
4、PV_IN:md6,实际测量值,比如压力,要从piw×××转换为0-100.0的量程;
5、MAN:MD10,op值,也就是手动状态下的阀门输出,real型,0-100.0的范围;
6、GAIN:md14,Pid的P啊,默认写1-2吧(系统默认是2),调试的时候再改
7、TI:MW20,pid的i啊.默认写T#30S吧,调试的时候改;
8、DEAD_W:md22,死区,就是sp和pv的偏差死区,0-100.0的范围,默认0,调试的时候改;
输出:
9、LMN:MD26,0-100。0,最终再用fc106转换为word型move到pqw×××,如果pid运算结果不再有工艺条件其他限制可以用LMN_PER更简单就不用fc106了。
三、用plcsim模拟
1、手动
man_on=true,看输出是否等于man;
2、自动
man_on=false,调整pv或者sp,使得有偏差大于死区,看输出变化,这里的模拟只能说明pid工作了,不能测试实际调节效果啊。
3、如果需要反作用,有三种方法:
a、pv和sp颠倒输入
b、p值用负的
c、输出用100减

2. 普通PID控制性能指标不好时,如何改善PID算法

1.可以直接套用PID公式,无论增量还是绝对的。PID算法是根据误差来控制的算法,不依赖系统的模型,故不用算系统的传递函数。有的书提到传递函数,一般是用于理论建模仿真,从而直接用Matlab一类的仿真软件进行PID参数调试。得到的参数可以为实际应用提供一定参考价值。
2.PID参数整定有一套原则。首先要了解各个参数的作用。具体的整定方法,随便找本自控原理的书都会提到,我不太记得了,大致是有一个倍数关系。但实际操作,一般不会是用这个数,是需要根据系统的反应,改变各个参数来试的。尽信书不如无书啊~
另外,不同系统的参数肯定不一样。就算同一个系统,稍微有一些改变,可能最好的那组参数就会变化。因此衍生了很多先进PID算法,如神经PID、专家PID、模糊PID等等。

3. 求基于单片机温控的PID算法程序,谢谢啊!!!!

//温控PID程序
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const
unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
};
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit data1=P1^0;
sbit clk=P1^1;
sbit plus=P2^0;
sbit subs=P2^1;
sbit stop=P2^2;
sbit output=P3^4;
sbit DQ=P3^3;
unsigned char flag,flag_1=0;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比调节参数
unsigned char set_temper=35;
unsigned char temper;
unsigned char i;
unsigned char j=0;
unsigned int s;
/***********************************************************
延时子程序,延时时间以12M晶振为准,延时时间为30us×time
***********************************************************/
void delay(unsigned char time)
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<time;n++)
for(m=0;m<2;m++){}
}
/***********************************************************
写一位数据子程序
***********************************************************/
void write_bit(unsigned char bitval)
{
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ以开始一个写时序*/
if(bitval==1)
{
_nop_();
DQ=1; /*如要写1,则将总线置高*/
}
delay(5); /*延时90us供DA18B20采样*/
DQ=1; /*释放DQ总线*/
_nop_();
_nop_();
EA=1;
}
/***********************************************************
写一字节数据子程序
***********************************************************/
void write_byte(unsigned char val)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
EA=0;
TR0=0;
for(i=0;i<8;i++) /*写一字节数据,一次写一位*/
{
temp=val>>i; /*移位操作,将本次要写的位移到最低位*/
temp=temp&1;
write_bit(temp); /*向总线写该位*/
}
delay(7); /*延时120us后*/
// TR0=1;
EA=1;
}
/***********************************************************
读一位数据子程序
***********************************************************/
unsigned char read_bit()
{
unsigned char i,value_bit;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ,开始读时序*/
_nop_();
_nop_();
DQ=1; /*释放总线*/
for(i=0;i<2;i++){}
value_bit=DQ;
EA=1;
return(value_bit);
}
/***********************************************************
读一字节数据子程序
***********************************************************/
unsigned char read_byte()
{
unsigned char i,value=0;
EA=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(read_bit()) /*读一字节数据,一个时序中读一次,并作移位处理*/
value|=0x01<<i;
delay(4); /*延时80us以完成此次都时序,之后再读下一数据*/
}
EA=1;
return(value);
}
/***********************************************************
复位子程序
***********************************************************/
unsigned char reset()
{
unsigned char presence;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ总线开始复位*/
delay(30); /*保持低电平480us*/
DQ=1; /*释放总线*/
delay(3);
presence=DQ; /*获取应答信号*/
delay(28); /*延时以完成整个时序*/
EA=1;
return(presence); /*返回应答信号,有芯片应答返回0,无芯片则返回1*/
}
/***********************************************************
获取温度子程序
***********************************************************/
void get_temper()
{
unsigned char i,j;
do
{
i=reset(); /*复位*/
}while(i!=0); /*1为无反馈信号*/
i=0xcc; /*发送设备定位命令*/
write_byte(i);
i=0x44; /*发送开始转换命令*/
write_byte(i);
delay(180); /*延时*/
do
{
i=reset(); /*复位*/
}while(i!=0);
i=0xcc; /*设备定位*/
write_byte(i);
i=0xbe; /*读出缓冲区内容*/
write_byte(i);
j=read_byte();
i=read_byte();
i=(i<<4)&0x7f;
s=(unsigned int)(j&0x0f);
s=(s*100)/16;
j=j>>4;
temper=i|j; /*获取的温度放在temper中*/
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID));
}
/*====================================================================================================
PID计算部分
=====================================================================================================*/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 积分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumEror // 积分项
+ pp->Derivative * dError); // 微分项
}
/***********************************************************
温度比较处理子程序
***********************************************************/
compare_temper()
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper)
{
if(set_temper-temper>1)
{
high_time=100;
low_time=0;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<=100)
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time= (100-high_time);
}
}
else if(set_temper<=temper)
{
if(temper-set_temper>0)
{
high_time=0;
low_time=100;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<100)
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0;
low_time= (100-high_time);
}
}
// else
// {}
}
/*****************************************************
T0中断服务子程序,用于控制电平的翻转 ,40us*100=4ms周期
******************************************************/
void serve_T0() interrupt 1 using 1
{
if(++count<=(high_time))
output=1;
else if(count<=100)
{
output=0;
}
else
count=0;
TH0=0x2f;
TL0=0xe0;
}
/*****************************************************
串行口中断服务程序,用于上位机通讯
******************************************************/
void serve_sio() interrupt 4 using 2
{
/* EA=0;
RI=0;
i=SBUF;
if(i==2)
{
while(RI==0){}
RI=0;
set_temper=SBUF;
SBUF=0x02;
while(TI==0){}
TI=0;
}
else if(i==3)
{
TI=0;
SBUF=temper;
while(TI==0){}
TI=0;
}
EA=1; */
}
void disp_1(unsigned char disp_num1[6])
{
unsigned char n,a,m;
for(n=0;n<6;n++)
{
// k=disp_num1[n];
for(a=0;a<8;a++)
{
clk=0;
m=(disp_num1[n]&1);
disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;
if(m==1)
data1=1;
else
data1=0;
_nop_();
clk=1;
_nop_();
}
}

以前收藏的一个程序,与你分享一下,希望对你有用、

4. 一文搞懂PID控制算法

PID算法是工业应用中最广泛算法之一,在闭环系统的控制中,可自动对控制系统进行准确且迅速的校正。PID算法已经有100多年历史,在四轴飞行器,平衡小车、汽车定速巡航、温度控制器等场景均有应用。

之前做过循迹车项目,简单循迹摇摆幅度较大,效果如下所示:

PID算法优化后,循迹稳定性能较大提升,效果如下所示:

PID算法:就是“比例(proportional)、积分(integral)、微分(derivative)”,是一种常见的“保持稳定”控制算法。

常规的模拟PID控制系统原理框图如下所示:

因此可以得出e(t)和u(t)的关系:

其中:

Kp:比例增益,是调适参数;

Ki:积分增益,也是调适参数;

Kd:微分增益,也是调适参数;

e:误差=设定值(SP)- 回授值(PV);

t:目前时间。

数学公式可能比较枯燥,通过以下例子,了解PID算法的应用。

例如,使用控制器使一锅水的温度保持在50℃,小于50℃就让它加热,大于50度就断电不就行了?

没错,在要求不高的情况下,确实可以这么干,如果换一种说法,你就知道问题出在哪里了。

如果控制对象是一辆汽车呢?要是希望汽车的车速保持在50km/h不动,这种方法就存在问题了。

设想一下,假如汽车的定速巡航电脑在某一时间测到车速是45km/h,它立刻命令发动机:加速!

结果,发动机那边突然来了个100%全油门,嗡的一下汽车急加速到了60km/h,这时电脑又发出命令:刹车!结果乘客吐......

所以,在大多数场合中,用“开关量”来控制一个物理量就显得比较简单粗暴了,有时候是无法保持稳定的,因为单片机、传感器不是无限快的,采集、控制需要时间。

而且,控制对象具有惯性,比如将热水控制器拔掉,它的“余热”即热惯性可能还会使水温继续升高一小会。

此时就需要使用PID控制算法了。

接着咱再来详细了解PID控制算法的三个最基本的参数:Kp比例增益、Ki积分增益、Kd微分增益。

1、Kp比例增益

Kp比例控制考虑当前误差,误差值和一个正值的常数Kp(表示比例)相乘。需要控制的量,比如水温,有它现在的 当前值 ,也有我们期望的 目标值 。

当两者差距不大时,就让加热器“轻轻地”加热一下。

要是因为某些原因,温度降低了很多,就让加热器“稍稍用力”加热一下。

要是当前温度比目标温度低得多,就让加热器“开足马力”加热,尽快让水温到达目标附近。

这就是P的作用,跟开关控制方法相比,是不是“温文尔雅”了很多。

实际写程序时,就让偏差(目标减去当前)与调节装置的“调节力度”,建立一个一次函数的关系,就可以实现最基本的“比例”控制了~

Kp越大,调节作用越激进,Kp调小会让调节作用更保守。

若你正在制作一个平衡车,有了P的作用,你会发现,平衡车在平衡角度附近来回“狂抖”,比较难稳住。

2、Kd微分增益

Kd微分控制考虑将来误差,计算误差的一阶导,并和一个正值的常数Kd相乘。

有了P的作用,不难发现,只有P好像不能让平衡车站起来,水温也控制得晃晃悠悠,好像整个系统不是特别稳定,总是在“抖动”。

设想有一个弹簧:现在在平衡位置上,拉它一下,然后松手,这时它会震荡起来,因为阻力很小,它可能会震荡很长时间,才会重新停在平衡位置。

请想象一下:要是把上图所示的系统浸没在水里,同样拉它一下 :这种情况下,重新停在平衡位置的时间就短得多。

此时需要一个控制作用,让被控制的物理量的“变化速度”趋于0,即类似于“阻尼”的作用。

因为,当比较接近目标时,P的控制作用就比较小了,越接近目标,P的作用越温柔,有很多内在的或者外部的因素,使控制量发生小范围的摆动。

D的作用就是让物理量的速度趋于0,只要什么时候,这个量具有了速度,D就向相反的方向用力,尽力刹住这个变化。

Kd参数越大,向速度相反方向刹车的力道就越强,如果是平衡小车,加上P和D两种控制作用,如果参数调节合适,它应该可以站起来了。

3、Ki积分增益

Ki积分控制考虑过去误差,将误差值过去一段时间和(误差和)乘以一个正值的常数Ki。

还是以热水为例,假如有个人把加热装置带到了非常冷的地方,开始烧水了,需要烧到50℃。

在P的作用下,水温慢慢升高,直到升高到45℃时,他发现了一个不好的事情:天气太冷,水散热的速度,和P控制的加热的速度相等了。

这可怎么办?

P兄这样想:我和目标已经很近了,只需要轻轻加热就可以了。

D兄这样想:加热和散热相等,温度没有波动,我好像不用调整什么。

于是,水温永远地停留在45℃,永远到不了50℃。

根据常识,我们知道,应该进一步增加加热的功率,可是增加多少该如何计算呢?

前辈科学家们想到的方法是真的巧妙,设置一个积分量,只要偏差存在,就不断地对偏差进行积分(累加),并反应在调节力度上。

这样一来,即使45℃和50℃相差不是太大,但是随着时间的推移,只要没达到目标温度,这个积分量就不断增加,系统就会慢慢意识到:还没有到达目标温度,该增加功率啦!

到了目标温度后,假设温度没有波动,积分值就不会再变动,这时,加热功率仍然等于散热功率,但是,温度是稳稳的50℃。

Ki的值越大,积分时乘的系数就越大,积分效果越明显,所以,I的作用就是,减小静态情况下的误差,让受控物理量尽可能接近目标值。

I在使用时还有个问题:需要设定积分限制,防止在刚开始加热时,就把积分量积得太大,难以控制。

PID算法的参数调试是指通过调整控制参数(比例增益、积分增益/时间、微分增益/时间) 让系统达到最佳的控制效果 。

调试中稳定性(不会有发散性的震荡)是首要条件,此外,不同系统有不同的行为,不同的应用其需求也不同,而且这些需求还可能会互相冲突。

PID算法只有三个参数,在原理上容易说明,但PID算法参数调试是一个困难的工作,因为要符合一些特别的判据,而且PID控制有其限制存在。

1、稳定性

若PID算法控制器的参数未挑选妥当,其控制器输出可能是不稳定的,也就是其输出发散,过程中可能有震荡,也可能没有震荡,且其输出只受饱和或是机械损坏等原因所限制。不稳定一般是因为过大增益造成,特别是针对延迟时间很长的系统。

2、最佳性能

PID控制器的最佳性能可能和针对过程变化或是设定值变化有关,也会随应用而不同。

两个基本的需求是调整能力(regulation,干扰拒绝,使系统维持在设定值)及命令追随 (设定值变化下,控制器输出追随设定值的反应速度)。有关命令追随的一些判据包括有上升时间及整定时间。有些应用可能因为安全考量,不允许输出超过设定值,也有些应用要求在到达设定值过程中的能量可以最小化。

3、各调试方法对比

4、调整PID参数对系统的影响

5. 什么是“PID算法”

“PID算法”在过程控制中,按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的PID控制器(亦称PID调节器)是应用最为广泛的一种自动控制器。

它具有原理简单,易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单等优点;而且在理论上可以证明,对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象,PID控制器是一种最优控制。

PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法,它的参数整定方式简便,结构改变灵活(PI、PD、…)。

控制点包含三种比较简单的PID控制算法,分别是:增量式算法,位置式算法,微分先行。 这三种PID算法虽然简单,但各有特点,基本上能满足一般控制的大多数要求。

PID增量式算法

离散化公式:

△u(k)= u(k)- u(k-1)

△u(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

进一步可以改写成

△u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)。

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