【原创】PID控制算法模拟器

7leaves · 发表于 2012-5-28 15:03:32

本帖最后由 7leaves 于 2012-5-28 17:31 编辑

先发几个测试图，目前可以实现几类PID控制算法的模拟、参数整定和数据记录，并结合office自动完成数据的整理和分析。
随后的版本将结合下位机进行联调，实现控制的可视化。
软件需要NET3.0支持，打不开的话请更新相关补丁

希望大家批评指正，您的回复是对我最大的支持！！！
图1：使用说明和注意事项

图2：主界面控制算法和波形显示

图3：后续的数据分析

饮马南山 · 发表于 2012-5-28 21:07:42

好东东，收藏了

lovencj001 · 发表于 2012-5-28 21:20:55

很好的东东，如果能把设定的参数代入到软件中，输出一个标准的程序（类似如代码生成器），那就太好了！

g921002 · 发表于 2012-5-28 21:30:56

沒甚麼用。

7leaves · 发表于 2012-5-28 21:31:20

lovencj001 发表于 2012-5-28 21:20
很好的东东，如果能把设定的参数代入到软件中，输出一个标准的程序（类似如代码生成器），那就太好了！ ...

这个不难实现但新手在实际调参时会因为种种原因调不出稳定可靠的参数，我开始就是这样，同样的，即便是生成了代码，也肯定跟仿真效果不同，我的思路是设计出来个上位机，可以实时调整下位机控制器的PID参数并将曲线显示到上位机上，监视个参数的设定情况。

7leaves · 发表于 2012-5-28 21:33:10

g921002 发表于 2012-5-28 21:30
沒甚麼用。

仅仅是让新手入门PID控制时，可以更加直观的了解不同变量的作用，和不同控制算法的特点，老鸟请飘过

ljt80158015 · 发表于 2012-5-28 21:35:42

好东西！收藏！

ljt80158015 · 发表于 2012-5-28 21:35:59

好东西！收藏！

ljt80158015 · 发表于 2012-5-28 21:36:14

好东西！收藏！

ljt80158015 · 发表于 2012-5-28 21:37:20

学习了！

lovencj001 · 发表于 2012-5-28 21:38:49

7leaves 发表于 2012-5-28 21:31
这个不难实现但新手在实际调参时会因为种种原因调不出稳定可靠的参数，我开始就是这样，同样的，即便是 ...

这样想得目的是对我们这些菜鸟而言，那些PID算法的代码晦涩难懂，且易写错，那就更难去调整参数了！

蜂巢 · 发表于 2012-5-28 21:42:16

正在学习数字PID的飘过。

7leaves · 发表于 2012-5-28 21:43:16

lovencj001 发表于 2012-5-28 21:38
这样想得目的是对我们这些菜鸟而言，那些PID算法的代码晦涩难懂，且易写错，那就更难去调整参数了！ ...

我会抓紧时间，找到合适的方法，方便大家，让新手跟容易体会PID控制，您的意见我会在后续版本中添加。谢谢支持!!!

7leaves · 发表于 2012-5-28 21:44:04

蜂巢发表于 2012-5-28 21:42
正在学习数字PID的飘过。

有更好的算法和设计建议，欢迎批评指正

gaoxy2008 · 发表于 2012-5-28 22:04:12

如果能支持自整定就更好了。

ts608 · 发表于 2012-5-28 22:17:41

好东西，可以让新手学习一下！

xtx · 发表于 2012-5-28 22:22:55

响应楼主，回复下

7leaves · 发表于 2012-5-28 22:25:48

gaoxy2008 发表于 2012-5-28 22:04
如果能支持自整定就更好了。

这只不过是基于计算机环境下的模拟，还没有想好怎么设定复杂控制对象的模型，我对自整定了解的也不多，也就没有自整定这个思路了，希望您能指点下啊

g921002 · 发表于 2012-5-29 07:55:20

不好意思，我說沒甚麼用是因為我自己寫過類似的東西。

你的模擬器受控模型不見的與其他人一樣，錯誤的受控模型導致錯誤的參數。
至少基本的二階模型要能下二階拉普拉斯形式的參數。這樣用才有意義。

下位機的調整，如果是用UART建議就不要了，因為效果很不理想。除非你的系統很慢，或是響應時間很長。
USB可能還有點機會，不過不見的每個系統都能Port USB到上面。

有些基本功其實用程式自動化不見的能帶來效益。

l09046162 · 发表于 2012-5-29 08:25:08

没接触过PID 以后说不定用得早谢谢楼主分享！！！

xue_pic · 发表于 2012-5-29 08:57:20

看到PID控制就头大，望楼主早日优化成功，造福我们，谢谢楼主分享！

Chuda · 发表于 2012-5-29 09:04:04

正好在学C#想做一个类似的显示PID曲线的东西，用的也是这个波形控件。谢谢楼主给的参考！

7leaves · 发表于 2012-5-29 09:37:36

g921002 发表于 2012-5-29 07:55 不好意思，我說沒甚麼用是因為我自己寫過類似的東西。你的模擬器受控模型不見的與其他人一樣，錯誤的受控 ...

感谢您的建议，下位机打算用STM32F4，其实我也是以新手的身份写这个的，至少看到了波形让我没那么排斥PID了，可能因为没人指点，走了不少弯路

7leaves · 发表于 2012-5-29 09:45:29

g921002 发表于 2012-5-29 07:55 不好意思，我說沒甚麼用是因為我自己寫過類似的東西。你的模擬器受控模型不見的與其他人一樣，錯誤的受控 ...

我现在仅仅能理解一些增量和位置算法，因为这两个资料比较多，至于其他的算法虽然我找到了资料，在软件里也试着模拟出来了，但我也不见得清楚，所以才需要更多的有经验的人加入讨论，新人真的很需要大家的帮助，关键时刻有人指点下真的会有意想不到的效果

7leaves · 发表于 2012-5-29 11:26:07

g921002 发表于 2012-5-29 07:55
不好意思，我說沒甚麼用是因為我自己寫過類似的東西。

你的模擬器受控模型不見的與其他人一樣，錯誤的受控 ...

感谢您的建议，下位机打算用STM32F4，其实我也是以新手的身份写这个的，至少看到了波形让我没那么排斥PID了，可能因为没人指点，走了不少弯路
我现在仅仅能理解一些增量和位置算法，因为这两个资料比较多，至于其他的算法虽然我找到了资料，在软件里也试着模拟出来了，但我也不见得清楚，所以才需要更多的有经验的人加入讨论，新人真的很需要大家的帮助，关键时刻有人指点下真的会有意想不到的效果

xiangzhi28 · 发表于 2012-5-29 12:31:46

楼主，是否可以把你的PID相关资料发给我们菜鸟看看啊，PID菜鸟过

7leaves · 发表于 2012-5-29 12:34:37

xiangzhi28 发表于 2012-5-29 12:31
楼主，是否可以把你的PID相关资料发给我们菜鸟看看啊，PID菜鸟过

俺也是菜鸟，呵呵，希望大牛出来点拨，能给个完整靠谱的PID设计过程

g921002 · 发表于 2012-5-29 12:42:50

7leaves 发表于 2012-5-29 11:26
感谢您的建议，下位机打算用STM32F4，其实我也是以新手的身份写这个的，至少看到了波形让我没那么排斥PID ...

回頭看了一下自己的發言有點澆冷水的味道。希望你不要介意。
東西真的作得很不錯。看得出來花了不少時間。

推一下!!

7leaves · 发表于 2012-5-29 12:49:13

g921002 发表于 2012-5-29 12:42
回頭看了一下自己的發言有點澆冷水的味道。希望你不要介意。
東西真的作得很不錯。看得出來花了不少時間 ...

没有没有，闲暇时间搞的，曾经一度对PID一点找不到头绪，不知道怎么的突然来了灵感，也就搞出来了。
我只是希望大家多多讨论，其实还是有好多人需要有经验的人出来指导下的。网上资料虽多，但要是出来弄感觉还真不知道是怎么回事。

lsy5110 · 发表于 2012-5-29 12:59:05

好东西。

davidd · 发表于 2012-5-29 13:06:32

被控对象是什么？至少要有一阶和二阶的对象且参数可改才有用。另外最好被控对象能加入纯滞后环节。
再有采样周期要可调。
你用的是什么环境开发的？
至于与下位机通信，我认为串口是可以的。这样简单，一般过程控制变化不是太快。

7leaves · 发表于 2012-5-29 13:20:07

davidd 发表于 2012-5-29 13:06
被控对象是什么？至少要有一阶和二阶的对象且参数可改才有用。另外最好被控对象能加入纯滞后环节。
再有采 ...

呵呵谢谢指点方向，不过你提到的一些东西，我也得先学学，才能进行后续处理

7leaves · 发表于 2012-5-29 13:45:05

davidd 发表于 2012-5-29 13:06
被控对象是什么？至少要有一阶和二阶的对象且参数可改才有用。另外最好被控对象能加入纯滞后环节。
再有采 ...

能否给个思路如何给二阶系统加入参数，滞后环节要怎么加。自控学了一点，但老师糊弄了事，没做过实验，课程讲得乱七八糟的也，我们也很无奈啊

davidd · 发表于 2012-5-29 13:59:51

本帖最后由 davidd 于 2012-5-29 14:31 编辑

二阶对象离散化后，得差分方程。里面的参数就和你改PID参数差不多啊。
纯滞后环节即将对象的
输出用若干数组单元依次移位后再送出。

PS：手机上看不清，你的采样周期已经是可以调的了。是用VB.net开发的吗

7leaves · 发表于 2012-5-29 14:49:27

davidd 发表于 2012-5-29 13:59
二阶对象离散化后，得差分方程。里面的参数就和你改PID参数差不多啊。
纯滞后环节即将对象的
输出用若干数 ...

为什么我手机回复电脑上不显示，用的CScharp，您好，能不能给个二阶模型我好学习下，需要对那些参数进行可调，移位送出要怎么移位、怎么送出，听你一说我觉得欠缺的更多了，还有我的采样周期是有问题的，应该是概念上混淆了，我也说不好，我是利用定时器，设置1就是1ms对数据进行下计算，1000就是1s，给我的感觉就是波形显示速度发生变化了，起到什么作用还不是很清楚。请继续指点下，谢谢

mavericklx · 发表于 2012-5-29 15:23:50

好东东~~~顶~！

zheng7910 · 发表于 2012-5-29 17:59:54

没什么用处，不知楼主是针对什么模型的PID运算，感觉这个软件就是一个画曲线作用.

根据不同的PID参数画个对应的曲线出来。

7leaves · 发表于 2012-5-29 18:27:33

本帖最后由 7leaves 于 2012-5-29 18:49 编辑

zheng7910 发表于 2012-5-29 17:59
没什么用处，不知楼主是针对什么模型的PID运算，感觉这个软件就是一个画曲线作用.根据不同的PID参 ...

很简单，把部分代码贴出来吧，主要是给新人入门体验的工具，了解各种算法的特点，好不好用，大家不要期望太高

7leaves · 发表于 2012-5-29 19:46:06

没发现前两天坛子里已经发了一个类似功能的软件了，同道中人还真多
http://www.ourdev.cn/thread-5478243-1-2.html

mavericklx · 发表于 2012-5-29 21:50:44

7leaves 发表于 2012-5-28 21:31
这个不难实现但新手在实际调参时会因为种种原因调不出稳定可靠的参数，我开始就是这样，同样的，即便是 ...

楼主威武～～这正是我想要的，对于调试参数的效率有极大的提高

davidd · 发表于 2012-5-29 21:53:39

本帖最后由 davidd 于 2012-5-29 21:58 编辑

7leaves 发表于 2012-5-29 18:27
很简单，把部分代码贴出来吧，主要是给新人入门体验的工具，了解各种算法的特点，好不好用，大家不要期望 ...

被控对象在哪儿？ActualSpeed并不是动态对象的输出。给你个二阶对象，例如 2/(s2+0.5s+2) , 取采样周期为0.2秒，经Z变换离散化后，差分方程是
C(k) =1.829C(k-1)-0.9048C(k-2)+0.0384U(k)+0.03718U(k-1) 。将你的PID的输出作为u(k)加到对象上，C(k)就是对象的输出。

mavericklx · 发表于 2012-5-29 21:55:18

7leaves 发表于 2012-5-29 19:46
没发现前两天坛子里已经发了一个类似功能的软件了，同道中人还真多
http://www.ourdev.cn/thread-5478243-1 ...

没有楼主的好用～～

7leaves · 发表于 2012-5-29 22:04:33

mavericklx 发表于 2012-5-29 21:50
楼主威武～～这正是我想要的，对于调试参数的效率有极大的提高

请勿依赖软件模拟，毕竟受控对象是不一样的，参数也是不一样的，这个只是让大家有个方向，知道从那入手，变量对结果的影响，带上负载后结果很可能不一样，切记

fangmcu · 发表于 2012-5-29 22:29:44

谢谢楼主，我被PID搞晕了！！

7leaves · 发表于 2012-5-29 22:34:27

fangmcu 发表于 2012-5-29 22:29
谢谢楼主，我被PID搞晕了！！

我在恢复期，时而作痛

Lavion · 发表于 2012-5-29 23:01:41

好东西，收藏了，谢谢分享

7leaves · 发表于 2012-5-29 23:12:57

本帖最后由 7leaves 于 2012-5-29 23:14 编辑

davidd 发表于 2012-5-29 21:53
被控对象在哪儿？ActualSpeed并不是动态对象的输出。给你个二阶对象，例如 2/(s2+0.5s+2) , 取采样周期 ...

非常感谢您的指点，我仅仅是在运算后将ActualSpeed乘以了一个比率，这个可以在程序中修改，ActualSpeed应该也算动态对象的输出吧，代码中pid.voltage相当于您的U(K),pid.ActualSpeed相当于C(K)，还是我理解错了

nbanba · 发表于 2012-5-29 23:18:14

好东西。。。

davidd · 发表于 2012-5-30 05:57:08

7leaves 发表于 2012-5-29 23:12
非常感谢您的指点，我仅仅是在运算后将ActualSpeed乘以了一个比率，这个可以在程序中修改，ActualSpeed应 ...

正是看了你的程序，知道你用的是最简单的“静态”对象，很容易控制，因为它没有"惯性"，用代数方程就可表示。实际工程上的被控对象都是有“惯性”的，即有“储能”，要用微分方程描述，这就是动态对象。
你的程序目前这样是用处不大，如做好对动态对象的控制，对学习PID控制还是有意义的。
顺便说一下，MATLAB/SIMULINK是研究PID控制的极好工具。

xo37 · 发表于 2012-5-30 06:51:59

假如是温控仪，能自整定就好了……，针对不同的环境（硬件如：加热管功率、保温、体积等）

枫涩游尘 · 发表于 2012-5-30 08:13:10

Mark ,学习了！

shotstar · 发表于 2012-5-30 09:20:43

最好能看到每种算法是如何计算的

windxiang · 发表于 2012-5-30 10:32:27

好东西哇

7leaves · 发表于 2012-5-30 11:38:43

shotstar 发表于 2012-5-30 09:20 最好能看到每种算法是如何计算的

软件成熟后会自动生成

ljq_sz · 发表于 2012-5-30 12:11:15

O(∩_∩)O谢谢，下了收藏

7leaves · 发表于 2012-5-30 13:06:35

shotstar 发表于 2012-5-30 09:20
最好能看到每种算法是如何计算的

后续版本考虑加入

lvhaian · 发表于 2012-5-30 16:38:11

楼主是否有打算开源。如果上位机可以开源，倒是愿意一起搞一搞。

7leaves · 发表于 2012-5-30 20:08:16

lvhaian 发表于 2012-5-30 16:38
楼主是否有打算开源。如果上位机可以开源，倒是愿意一起搞一搞。

以后会考虑的

7leaves · 发表于 2012-7-15 14:47:23

riptell2008 · 发表于 2012-7-15 14:54:47

好东东，收藏了

1170390 · 发表于 2012-7-15 16:37:15

LZ很给力，顶起来！

cdlxzlp · 发表于 2012-7-15 23:51:48

这是绝对的好资料楼主搞这个多久了啊？？

JAX · 发表于 2012-7-16 10:03:20

好东东

7leaves · 发表于 2012-7-16 11:16:39

cdlxzlp 发表于 2012-7-15 23:51
这是绝对的好资料楼主搞这个多久了啊？？

没多久，突然来了灵感就用休息时间写了三天软件

cdlxzlp · 发表于 2012-7-17 23:24:44

也许在不久的将来就可以用上了哈哈

liqixiao · 发表于 2012-7-18 09:57:59

顶……楼主NB

7leaves · 发表于 2012-7-18 15:26:39

cdlxzlp 发表于 2012-7-17 23:24
也许在不久的将来就可以用上了哈哈

我会努力的

7leaves · 发表于 2012-7-18 15:48:18

jlian168 发表于 2012-7-18 15:35
open source is good.thank you.

算法部分的源码以及模型帖子里有贴出

cdlxzlp · 发表于 2012-7-19 00:02:56

楼主能不能贴源码出来研究研究啊？？

7leaves · 发表于 2012-7-19 09:02:54

cdlxzlp 发表于 2012-7-19 00:02
楼主能不能贴源码出来研究研究啊？？

算法部分的源码以及模型帖子里有贴出，暂未考虑公开整个工程文件

cdlxzlp · 发表于 2012-7-19 14:48:32

7leaves 发表于 2012-7-19 09:02
算法部分的源码以及模型帖子里有贴出，暂未考虑公开整个工程文件

楼主支持你希望会越来越完善能有更多的人用上最后做成一个标准哈哈

7leaves · 发表于 2012-7-19 16:26:20

cdlxzlp 发表于 2012-7-19 14:48
楼主支持你希望会越来越完善能有更多的人用上最后做成一个标准哈哈 ...

这个您就太过奖了，我也水平一般，好多更厚的算法和模型暂时还不知道，另外做这个起初的目的只是为了方便自己学习，要想软件完善，首先还得大家一起讨论，让我知道需求所在，才能更好

liding · 发表于 2012-7-28 13:09:41

很好，有时间也要学习下

coolhuihang · 发表于 2012-8-1 12:01:47

下载了，谢谢楼主！

xiongh · 发表于 2012-8-3 09:54:49

不错，支持。对于学习PID还是很有帮助的。

7leaves · 发表于 2012-8-3 10:26:13

xiongh 发表于 2012-8-3 09:54
不错，支持。对于学习PID还是很有帮助的。

正在改进模型和通信功能，尽量做到贴近实际应用，谢谢支持

wangkangming · 发表于 2012-8-3 12:37:44

我也正在研究一下

7leaves · 发表于 2012-10-13 16:07:48

呵呵！！！

lcmdw · 发表于 2012-10-13 16:11:43

mark

optimal · 发表于 2012-11-6 22:48:40

谢谢

qhshilin · 发表于 2012-11-6 23:23:34

好东西！收藏！

shiyingyifan · 发表于 2012-11-17 22:08:44

学习一下

zyg90032 · 发表于 2012-11-19 21:16:31

还不用，但先顶下

jssd · 发表于 2012-11-19 21:23:03

正想玩玩四轴，从0开始，楼主给了个好东西啊！谢谢

7leaves · 发表于 2012-11-21 00:29:20

jssd 发表于 2012-11-19 21:23
正想玩玩四轴，从0开始，楼主给了个好东西啊！谢谢

呵呵不断完善中，欢迎提出使用意见

57462554 · 发表于 2012-11-26 09:05:32

楼主做的这个东西真的很好，能问下你仿真出来的图形用的是那种被控对象的传递函数是什么，是不是针对大部门的被控对象都适用？

7leaves · 发表于 2012-11-26 22:09:08

57462554 发表于 2012-11-26 09:05
楼主做的这个东西真的很好，能问下你仿真出来的图形用的是那种被控对象的传递函数是什么，是不是针对大部门 ...

被控对象在四十七楼有做过讨论，算法相关代码也有贴出来过，一直想抽时间把软件完善出来，使其更具实用性，可是一直没时间搞，但我一直关注着大家的反馈，相信有一天我会带给大家一个有用的工具的

57462554 · 发表于 2012-11-28 10:44:06

7leaves 发表于 2012-11-26 22:09
被控对象在四十七楼有做过讨论，算法相关代码也有贴出来过，一直想抽时间把软件完善出来，使其更具实用 ...

楼主做的这个东西确实很不错，建议楼主再进一步完善，特别是对于被控对象的传递函数上，可以多提供几种典型的传递函数供用户选择，这样以来更能让用户针对自己的控制对象调试出比较合适的PID参数

7leaves · 发表于 2012-11-28 21:29:42

57462554 发表于 2012-11-28 10:44
楼主做的这个东西确实很不错，建议楼主再进一步完善，特别是对于被控对象的传递函数上，可以多提供几种典 ...

要是能在技术上提供些支持，将会对我帮助很大，因为我对控制算法上也是很欠缺的，只能搞些皮毛

kmani · 发表于 2012-11-28 21:50:19

这好东西

57462554 · 发表于 2012-11-29 11:26:25

7leaves 发表于 2012-11-28 21:29
要是能在技术上提供些支持，将会对我帮助很大，因为我对控制算法上也是很欠缺的，只能搞些皮毛 ...

建议楼主看下《自动控制原理》这本书，上面对几种典型的传递函数做了说明，也给出了具体的传递函数的形式，需要转化下就可用在我们程序的编程中去，不知道楼主做的这个参数整定的是用什么编写的，因为做算法的仿真MATLAB会比较方便一些，他里面有相应的函数模块

jmldl · 发表于 2012-11-29 12:04:22

顶顶更健康

liuhengpeng123 · 发表于 2012-11-29 13:14:17

没有做不到，只有想不到啊

liming · 发表于 2012-11-29 13:19:56

好资料，下载了

lcy1147945257 · 发表于 2012-11-29 22:25:41

看起来高端啊，先下个试试~

YOU1 · 发表于 2012-11-30 14:28:57

支持下了

7leaves · 发表于 2012-12-1 09:03:52

57462554 发表于 2012-11-29 11:26
建议楼主看下《自动控制原理》这本书，上面对几种典型的传递函数做了说明，也给出了具体的传递函数的形式 ...

这个当然有学过，只是老师给我们讲得晕晕乎乎的，现在只能自己摸索着来了，用的C#

7leaves · 发表于 2012-12-1 09:04:18

liuhengpeng123 发表于 2012-11-29 13:14
没有做不到，只有想不到啊

呵呵

dtdzlujian · 发表于 2012-12-1 09:44:43

非常好的软件先试用啦

benjiang · 发表于 2012-12-1 10:28:04

感谢LZ。。。。。。。。。。。

【原创】PID控制算法模拟器

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