增量式PID参数整定的问题

kangup2015 · 发表于 2016-5-19 14:25:28

我做温度控制用增量式PID，按照传统方法整定参数开始只加P，发现总达不到目标温度分析 Ek-E(k-1)基本是负数啊，KP*（ Ek-E(k-1)）基本是负数，所以系统增量输出一直很小啊，这样传统调试方法先调P让系统振荡不是有问题吗，只加P根本就到不了目标温度更不能振荡了，希望懂的大神能帮忙解答，小弟刚接触PID

lcw_swust · 发表于 2016-5-19 14:51:30

本帖最后由 lcw_swust 于 2016-5-19 14:53 编辑

看来是Ek的符号搞反了
不过,Ek-E(k-1)基本是负数,说明误差在变化,就是温度在变呀,说明输出量还是有作用的.
不如把完整的程序弄上来

maqian · 发表于 2016-5-19 14:55:10

你监控一下设定、输出、反馈，看看是不是取反了

kangup2015 · 发表于 2016-5-19 15:19:25

maqian 发表于 2016-5-19 14:55
你监控一下设定、输出、反馈，看看是不是取反了

假如有输出那么温度很定会升高这样Ek肯定就小于E(k-1)那么 Kp*Ek-E(k-1)不就是负数吗这时温度就会下降啊那么前面一段时间温度都是波动的根本就上不去啊

maqian · 发表于 2016-5-19 15:25:19

你实际测测，温度是慢参，不会反应那么灵敏的

kangup2015 · 发表于 2016-5-19 15:27:20

lcw_swust 发表于 2016-5-19 14:51
看来是Ek的符号搞反了
不过,Ek-E(k-1)基本是负数,说明误差在变化,就是温度在变呀,说明输出量还是有作用的.
...

u16 PIDCal(float currenttem)                   //ÔöÁ¿Ê½PID
{

float pError,dError,iError;
float inc=0;
   pid.ThisError=pid.setpoint-currenttem;          //¼ÆËãµ±Ç°ÎÂ²î
pError = pid.ThisError-pid.LastError;
iError = pid.ThisError;
dError = pid.ThisError-2*(pid.LastError)+pid.PreError;

inc=pid.P*pError + pid.I*iError+pid.D*dError;  //ÔöÁ¿¼ÆËã
   delout=inc;
pid.incout[1]=pid.incout[0]+inc;             //Êä³öµÈÓÚÉÏ´ÎÊä³ö¼ÓÉÏÔöÁ¿Êä³ö
   if( pid.incout[1]>4400)
   pid.incout[1]=4400;
pid.incout[0]=pid.incout[1];                   //´æ´¢ÉÏ´ÎÊä³ö

pid.PreError  = pid.LastError;                                        //´æ´¢ÉÏ´ÎºÍÉÏÉÏ´ÎÎÂ²î
pid.LastError = pid.ThisError;

return (u16)(pid.incout[1]);
}
这是我的增量式PID的计算部分大神帮我看看有没有什么问题之所以说Ek-E(k-1)基本是负数是我觉得假如系统有输出那么温度升高 Ek肯定小于Ek-1不知是不是我的理解有误

lcw_swust · 发表于 2016-5-19 16:06:39

本帖最后由 lcw_swust 于 2016-5-19 16:41 编辑

kangup2015 发表于 2016-5-19 15:27
u16 PIDCal(float currenttem) //ÔöÁ¿Ê½PID
{

看PID的式子没问题,不过,这个地方:
if( pid.incout[1]>4400)
pid.incout[1]=4400;
后面应该还有一句
if(pid.incout[1]<...)pid.incout[1]=...

为了防止溢出,pid.incout应定义为有符号数.否则负数会变成很大的正数
你去这里55楼下载一个软件看看波形吧
看下设置温度\实测温度\输出量
http://www.amobbs.com/forum.php? ... p;page=1#pid7884238

kangup2015 · 发表于 2016-5-19 16:20:04

lcw_swust 发表于 2016-5-19 16:06
看PID的式子没问题,不过,这个地方:
if( pid.incout[1]>4400)
pid.incout[1]=44 ...

你说的55楼是哪个地方啊没链接啊

arm · 发表于 2016-5-19 16:30:31

给你一个文档，也是增量式PID的

lcw_swust · 发表于 2016-5-19 16:30:49

kangup2015 发表于 2016-5-19 16:20
你说的55楼是哪个地方啊没链接啊

sorry
http://www.amobbs.com/forum.php? ... p;page=1#pid7884238

arm · 发表于 2016-5-19 16:37:39

lcw_swust 发表于 2016-5-19 16:06
看PID的式子没问题,不过,这个地方:
if( pid.incout[1]>4400)
pid.incout[1]=44 ...

55楼在哪个帖子的？

lcw_swust · 发表于 2016-5-19 16:42:25

arm 发表于 2016-5-19 16:37
55楼在哪个帖子的？

上面把链接加上了

kangup2015 · 发表于 2016-5-19 16:58:47

lcw_swust 发表于 2016-5-19 16:42
上面把链接加上了

你这个软件我之前下载现在用的也是这个，了就是在那下的挺好用的就是感觉坐标系跟实际数据有点对不上看波形趋势还是不错的协议也不复杂

lcw_swust · 发表于 2016-5-19 17:02:38

kangup2015 发表于 2016-5-19 16:58
你这个软件我之前下载现在用的也是这个，了就是在那下的挺好用的就是感觉坐标系跟实际数据有点对不上看 ...

嗯.,那就好,波形截个图看看

kangup2015 · 发表于 2016-5-19 17:13:58

lcw_swust 发表于 2016-5-19 17:02
嗯.,那就好,波形截个图看看

这是没有用PID开关方式调节的波形

lcw_swust · 发表于 2016-5-19 17:15:46

kangup2015 发表于 2016-5-19 17:13
这是没有用PID开关方式调节的波形

看起来还可以,能稳住

lcw_swust · 发表于 2016-5-20 09:02:05

kangup2015 发表于 2016-5-19 17:13
这是没有用PID开关方式调节的波形

PID调节的波形有吗?

kangup2015 · 发表于 2016-5-20 09:09:18

lcw_swust 发表于 2016-5-20 09:02
PID调节的波形有吗?

现在就是准备做PID但是增量式不是很懂，还在研究所以参数整定一直没做好也就没有出波形，兄台有没有参数整定的经验分享一下我是交流斩波控制最大电压110V 温度在65度左右

lcw_swust · 发表于 2016-5-20 09:48:07

kangup2015 发表于 2016-5-20 09:09
现在就是准备做PID但是增量式不是很懂，还在研究所以参数整定一直没做好也就没有出波形，兄台有没有参数 ...

不同的对象会有差异的,还是需要自己多试试才能掌握规律.
建议这样试:
1,暂定为1秒做一次PID.(如果系统温度对于控制量的反应较慢,或者说惯性大,则可将时间加大)
2,KI\KD置为0,KP从小调到大,看控制效果,看温度能否稳定在某一值(由于没有积分,此值不一定是设置值).
调试这个需要加入一点扰动才行,比如用烙铁去给温度传感器加热几秒钟,然后拿走烙铁,看最后温度能否稳定在某值.
KP太小则系统反应慢,KP太大则易振荡,取到反应较快而又不振荡就好.
3,KI从小调到大,只要不引起太大的过冲或振荡就好.
4,KD的作用类似于"阻尼",可以抑制温度变化,也能抑制振荡,将它从小调到大.
KD不要取太大,它的"阻尼"作用会使得系统久久达不到设定温度.

kangup2015 · 发表于 2016-5-20 10:05:55

lcw_swust 发表于 2016-5-20 09:48
不同的对象会有差异的,还是需要自己多试试才能掌握规律.
建议这样试:
1,暂定为1秒做一次PID.(如果系统温 ...

谢谢你的耐心解答我先试试待会上波形

fengyunyu · 发表于 2016-5-20 10:34:47

kangup2015 发表于 2016-5-19 17:13
这是没有用PID开关方式调节的波形

这是一起截图？还是用的什么软件？

kangup2015 · 发表于 2016-5-20 13:39:30

fengyunyu 发表于 2016-5-20 10:34
这是一起截图？还是用的什么软件？

两个图是单独的截图，分别上传的

kangup2015 · 发表于 2016-5-20 15:01:33

lcw_swust 发表于 2016-5-20 09:48
不同的对象会有差异的,还是需要自己多试试才能掌握规律.
建议这样试:
1,暂定为1秒做一次PID.(如果系统温 ...

大神做过积分分离吗，我现在做PI输出饱和了到目标温度后还在一直上升，看网上大家讨论有积分分离的方法，我现在也加了在温差为3度的时候去掉积分采用PD但感觉作用不是很明显啊

lcw_swust · 发表于 2016-5-20 15:35:24

kangup2015 发表于 2016-5-20 15:01
大神做过积分分离吗，我现在做PI输出饱和了到目标温度后还在一直上升，看网上大家讨论有积分分离的方法， ...

有波形图吗?
加大KP\KD试试,KI尽量小
积分分离估计要用位置式PID
我认为还是参数的问题

fengyunyu · 发表于 2016-5-20 15:37:56

kangup2015 发表于 2016-5-20 13:39
两个图是单独的截图，分别上传的

笔误。这是仪器上截的图？还是用的什么仿真软件？

kangup2015 · 发表于 2016-5-20 15:46:20

fengyunyu 发表于 2016-5-20 15:37
笔误。这是仪器上截的图？还是用的什么仿真软件？

上面有链接一款虚拟示波器

kangup2015 · 发表于 2016-5-20 15:51:09

lcw_swust 发表于 2016-5-20 15:35
有波形图吗?
加大KP\KD试试,KI尽量小
积分分离估计要用位置式PID

输出饱和时在温差为3度时我强制拉低了输出，到达目标温度后稳定了一段时间但是还是在缓慢上升虽然很缓慢，温差三度以上 P=20 i=6 D=0 三度内 P=20 D =5 I=0 下面是截图帮我分析下啊

lcw_swust · 发表于 2016-5-20 16:01:33

kangup2015 发表于 2016-5-20 15:51
输出饱和时在温差为3度时我强制拉低了输出，到达目标温度后稳定了一段时间但是还是在缓慢上升虽然很 ...

看样子,极有可能是误差的符号搞反了.
KI若为0,系统应当是个负反馈,输出量应与温度反相.
也就是说,温度上升,输出应减小.
看样子,你没有仔细做我说的第2步

kangup2015 · 发表于 2016-5-20 17:21:20

lcw_swust 发表于 2016-5-20 16:01
看样子,极有可能是误差的符号搞反了.
KI若为0,系统应当是个负反馈,输出量应与温度反相.
也就是说,温度上 ...

没错我仿真看到的也是那样的数据但是去掉I,靠PD能引起的输出减小量实在是不明显啊我观察系统对输入的响应滞后了5分钟的样子那我的调节周期是不是应该也是5分钟啊

lcw_swust · 发表于 2016-5-20 20:28:50

kangup2015 发表于 2016-5-20 17:21
没错我仿真看到的也是那样的数据但是去掉I,靠PD能引起的输出减小量实在是不明显啊我观察系统对输入的响 ...

把你的工程打包发上来我帮你瞧瞧

kangup2015 · 发表于 2016-5-21 09:48:25

lcw_swust 发表于 2016-5-20 20:28
把你的工程打包发上来我帮你瞧瞧

附件是我的工程文件 PID部分只是简单的写了麻烦帮我看看思路对不对万分感谢

lcw_swust · 发表于 2016-5-21 22:13:16

我的修改:
(涉及文件main.c,Tem_PID.h,Tem_PID.c)
main中尽量精简
nearT被去掉,需要的话自行添加
PID定义中setpoint改为s16
PID计算中对输出最小值限幅
改变控制周期为1秒
PID参数有改动
(原参数过小,对输出的影响太小)

我这里编译未通过,有很多重复定义,估计是编译器设置的问题,我就懒得去深究了,你试试看.

lcw_swust · 发表于 2016-5-21 22:16:44

不知道是电脑问题还是论坛问题,不能回复,也不能编辑帖子

ddgdam · 发表于 2016-5-21 22:35:12

需要经验

kangup2015 · 发表于 2016-5-22 18:42:41

lcw_swust 发表于 2016-5-21 22:13
我的修改:
(涉及文件main.c,Tem_PID.h,Tem_PID.c)
main中尽量精简

我想问一下这个控周期制的设置有讲究吗网上有说法是最大功率加热所需时间除10就是控制周期

kangup2015 · 发表于 2016-5-22 18:44:30

lcw_swust 发表于 2016-5-21 22:16
不知道是电脑问题还是论坛问题,不能回复,也不能编辑帖子

非常感谢你的帮助，论坛确实不错好人很多

little4_su · 发表于 2018-10-22 20:18:24

好吧，虽然这时很久之前的帖子，但是我还是想回。增量式pid的公式（Kp*e[k]-e[k-1]） + Ki*e[k] + Kd*(e[k]-2e[k-1]+e[k-2]) ,里面的Kp项是误差变化率，Ki项是误差，Kd项是变化率的变化率。如果按照教科书上说的，先关闭Ki、Kd，另Kp起作用，那可真是靠运气了！这时候计时存在误差，温度没有变化，pid是不会有输出的。应该反过来，先让Kp=Kd=0，ki起作用，慢慢增大Ki，出现震荡（也就是温度上下起伏不定），再加入Kp，此时Kp的作用是抑制温度过快的变化，直到出现两前高后低的两个波后再加入Kd，其实这时候加和不加Kd作用都不是很大。简单的理解就是，Kd加快了升温的速度，但可能会升过头，而Kp的作用就是不让温度升过头。另外还有一个控制周期，也就是你算出来的pid结果什么时候加到控制器上，如果周期太快，上次的控制量控制器都没消化完，又来个新的控制量，会造成控制器出错，参数也整不出来，周期太大了也不好，系统是稳定了，但是响应速度却变慢了。

little4_su · 发表于 2018-10-22 20:31:41

kangup2015 发表于 2016-5-20 15:01
大神做过积分分离吗，我现在做PI输出饱和了到目标温度后还在一直上升，看网上大家讨论有积分分离的方法， ...

你增量式PID做毛的积分分离，只有全量式才考虑这个积分分离。误差累加太大造成PID一时退不出来才需要积分分离的。你看增量式PID哪有积分项，名义上有比例Kp，积分Ki，微分Kd，可是他们完全不是这么回事。增量式里的Kp项是误差变化率，Ki项是误差，Kd项是误差变化率的变化率。

hkjabcd · 发表于 2018-11-2 09:12:06

little4_su 发表于 2018-10-22 20:18
好吧，虽然这时很久之前的帖子，但是我还是想回。增量式pid的公式（Kp*e[k]-e[k-1]） + Ki*e[k] + Kd*(e[k] ...

是的，这样调试才正常，先调试Kp温度会加不起来，得到Ki和振荡周期后，如何得到Kp和Kd呢?

hkjabcd · 发表于 2018-11-2 09:25:29

little4_su 发表于 2018-10-22 20:31
你增量式PID做毛的积分分离，只有全量式才考虑这个积分分离。误差累加太大造成PID一时退不出来才需要积分 ...

还有个疑问，最后输出是输出pOut=pData+iData+dData;还是pOut += pData+iData+dData?

little4_su · 发表于 2018-11-2 17:26:03

hkjabcd 发表于 2018-11-2 09:12
是的，这样调试才正常，先调试Kp温度会加不起来，得到Ki和振荡周期后，如何得到Kp和Kd呢? ...

从增量式公式看，Kp项实际上是变化率，Ki项是偏差，Kd项是变化率的变化率，增量式里没有累计误差。Ki决定了加热速度的快慢，Ki越大输出越大，加热速度越快。这就带来了超调的问题，也就是说，跑得太快刹不住车了。我们不希望超调出现太大，就用变化率Kp来抑制过快的加热速度，所以在调试整定时如发现加热太快，就加大Kp，直到超调很小。Kd基本就是0。
我这张图是增量式pid，只用了参数Kp和Ki，技术指标超调±5%，误差±1℃，加热速度不大于36秒。这曲线不是很完美，但将就着用吧。

little4_su · 发表于 2018-11-2 17:42:40

hkjabcd 发表于 2018-11-2 09:25
还有个疑问，最后输出是输出pOut=pData+iData+dData;还是pOut += pData+iData+dData?

最后输出是pOut +=pData+iData+dData。如果套用公式正确，采样（PID计算）周期合适，你调不出教材上那种前高后低两个波的曲线，那说明你整定的参数不适合，千万不要怀疑pid。pid的难度不在编程上，编程是很简单的，难就难在这三个参数的整定上。两个参数都让人累得怀疑人生。另外说下，好多教材都说，采样周期采样周期，它其实是pid的计算周期，对于变化慢的温度，温度数据采样我们还是实时的采样，所以应该用数据采样周期和pid采样周期加以区分。另外还有一个控制周期，也特别注意一下。

hkjabcd · 发表于 2018-11-2 19:36:10

我最后输出用的pOut =pData+iData+dData，300ms定时采样输出限幅300,能调好波形，但抗拨动干扰不行，也是只用了Ki和Kp，Ki影响过冲，Kp影响误差值

hkjabcd · 发表于 2018-11-2 19:40:53

little4_su 发表于 2018-11-2 17:42
最后输出是pOut +=pData+iData+dData。如果套用公式正确，采样（PID计算）周期合适，你调不出教材上那种 ...

调到的波形，X轴时间，Y轴温度值

hkjabcd · 发表于 2018-11-2 20:14:08

little4_su 发表于 2018-11-2 17:42
最后输出是pOut +=pData+iData+dData。如果套用公式正确，采样（PID计算）周期合适，你调不出教材上那种 ...

重新改了下程序，帮忙看看有没错，谢谢！按这个程序再调试下参数

little4_su · 发表于 2018-11-3 08:34:28

hkjabcd 发表于 2018-11-2 20:14
重新改了下程序，帮忙看看有没错，谢谢！按这个程序再调试下参数

没错了，程序就是这样的。参数整定过程非常烦人，需要时间和耐心。继续啊，其实波形也差不多得了

little4_su · 发表于 2018-11-3 08:37:11

little4_su 发表于 2018-11-3 08:34
没错了，程序就是这样的。参数整定过程非常烦人，需要时间和耐心。继续啊，其实波形也差不多得了 ...

不过，你的限幅不应该是增量部分的限幅，应该是pOut部分的限幅才对。

hkjabcd · 发表于 2018-11-5 20:26:09

little4_su 发表于 2018-11-3 08:37
不过，你的限幅不应该是增量部分的限幅，应该是pOut部分的限幅才对。

pOut后=前有个+号，是输出量的限幅，现在调到过冲1度后稳定在偏高0.3度，能达到指标暂时使用，有时间再调好点

kangup2015 · 发表于 2018-11-6 22:54:27

little4_su 发表于 2018-10-22 20:18
好吧，虽然这时很久之前的帖子，但是我还是想回。增量式pid的公式（Kp*e[k]-e[k-1]） + Ki*e[k] + Kd*(e[k] ...

厉害了，我这个项目基本完结了设备也量产了，5个负载，分别的参数，效果还可以

增量式PID参数整定的问题

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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