什么是pid控制，控制口诀及程序使用详解？-营销圈

什么是pid控制，控制口诀及程序使用详解？

用户投稿 • 2022年5月18日 am1:45 • 网络资讯 • 阅读 529

应用场景,过程控制,如温度控制压力控制流量控制平衡车机器人等

1.什么是PID控制？

一种闭环定量控制算法。

控制方式一般是 PWM（脉宽控制）AO（数模控制）通讯。

下来用温度控制举例

2.控制框架：采用闭环控制系统。

闭环系统：闭环系统就是带反馈的控制，如我让小明帮忙做事，小明会把做事的进度会及时告诉我。

拓展开环系统：就是不带反馈的系统。如我让小明帮忙做事，我只负责吩咐下去，不问进度，也没主动告诉我进度。

3.接下来，我用泡茶说明

我现在要泡枸杞茶假设要恒定75摄氏度

我们约定一下：差值=设定值-当前值

按常理来说我们接上电源直接烧水到达75摄氏度时，断开电源即可。我们来分析这个案例用的就是差值>0就输出的方式来控制。这就相当于差值>0就输出。我们一般用这个方式，先进入稳态。（进入目标值偏差值范围）

好的我们用控制器实现以下

首先我们要知道，控制器必须要知道当前的温度，就像我们眼睛看到仪表的温度值，然后告诉大脑以决定是否断开电源。其实就是模拟人的一个思维。

我们知道温度是一个连续变化的值，专业术语叫做模拟量。

4.接下来我们讲讲纯P比例控制,有的地方比例也叫增益。

输出=比例系数*差值

差值=设定值-当前值

比如说我们现在设置比例系数为100 什么是pid控制，控制口诀及程序使用详解？

比例系数100

我们看下上面的简易表差值1输出100% 差值2输出差值200% 差值3输出300% 这样一看200%和300%是什么鬼？实际没有任何意义所以我们的Kp设置很大有温差就很大的PWM值输出温度过冲严重

比如说我们现在设置比例系数为0.1 什么是pid控制，控制口诀及程序使用详解？

比例系数0.1

我们看下上面的简易表，差值1输出0.1%，差值2输出0.2% ，差值3输出0.3% ，这样一看0.1% 0.2% 0.3%输出PWM值太小。不足以加热，实际没有任何意义所以我们的Kp比例设置很小，虽然有温差但是PWM百分比值很小，温度加不起来。

为何举极限的例子只是用来说明比例系数就是一个放大系数设太大或太小都不行。所以实际根据实际控制环境来填合适的放大系数我相信当你知道原理后就知道怎么调试了吧。

P值很大，响应很快，加温能力强。 P值很小，响应慢，加温能力弱。水温控制经验2%-10%左右根据实际现象及加热功率决定值。

但是，在水加热的时候刚开始升温斜率还可以，但是快接近目标值时越来越慢。

为什么呢假如现在温差50度 P值等于10就意味着100%输出，但是现在温度73度温差值是2度那么P值等于10时意味着20%的能力加热不足以很快到达75度，现在栋哥很着急啊,喝不到枸杞茶怎么办呢？

我们采用先最大值加热快接近目标值的时候，再开始进行P值运算。这时候P值我们相对可以相对设大一点实现控温。

5.接下来发现我想让它稳定在75度很难。为什么？因为当温差等于0时，你P值再大乘以0输出还是0 。所以我们这时候要给个补偿值用来抵消环境带来的降温。即使我现在输出是0但是我补偿个20%输出结果保持温度效果好多了。

这个算法就是，先进入稳态后输出=比例系数*差值+补偿值

但是用补偿值很难试出来能不能根据历史加温情况自动补偿？

我们引入I积分概念来实现 PI模型

积分计算进入稳态后开始计算，偏差之和再除以采样积分时间，再乘以积分系数，实现根据历史偏差情况输出补偿值。

这个算法就是，先进入稳态后，输出=比例系数*差值+补偿值 +积分系数*（∑(偏差之和)/积分时间）

这样控制就很稳了，就在我准备接热水泡枸杞茶时。

6.这时隔壁老王给我的热水泼了一些冷水，突然狂降温，外界引起失控。

为了不让老王得逞我们加入微分计算。也就是用偏差之差来计算。

比如我现在系统稳定了因为PI在起作用，但是发现差值突然越来越大，也就是最近一个偏差大于上一个偏差意味着失控。然后微分环节起作用

那么算法就是，先进入稳态后，输出=比例系数*差值+补偿值 +积分系数*（∑(偏差之和)/积分时间）+微分系数*（最近偏差-上一次偏差）

注意：当微分为负值时起到一个抑制作用，当为正值时起面对突发情况。不要提前抑制功能可以自己逻辑判断大于0起作用，就可只处理突发状况，网上有PID公式原理类似。

不同控制PID算法不一样，请实际灵活应用。就在微分起作用后水快速烧到75度后。

栋哥以为枸杞茶终于可以喝到嘴了。这时隔壁老王使出了绝招，给我断电….

8.积分作用在控温环节，加温或者目标值改变就不是控温环节。

相信大家知道原理后知道怎么调节了吧，不论是PLC单片机C#上位机等都可以自己手写PID，注意有的PLC开放的积分I是积分时间，做分母，作用是相反的，这个时候你要想积分环节作用弱，把I积分时间调到最大。

加温环节和控温环节的比例和积分可以不一样。

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什么是pid控制，控制口诀及程序使用详解？

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