有关闭环中PID控制的讨论

初中生

最近做台架标定闭环PID控制，小弟实在是不明在它是如何控制的，P是比例项，起到放大的作用，但在闭环中起到什么作用呢？I是积分项，起到减小误差作用，在闭环中起到什么作用呢？D是微分项，有起到什么用呢？有些资料上说D微分项在稳态是不起作用，在动态起作用，对吗？PID控制属于预控制吗？

key321

P项太小的话，系统反应就缓慢，太大的话则容易引起系统振荡、不稳定；I项太小的话也容易诱发系统振荡造成不稳，太大的话则不能消减误差、对系统的调节也减弱；D项太大或太小的话，会引起超调或调节时间变长。大致就是这样的，不知解释地是否清楚了

key321

3楼我觉得要是你们公司不用某一家公司的系统，那你就没必要去关注它的逻辑，记一大堆字面上的参量没什么用。把手头的资料通过试验验证搞清楚了，就很厉害了。其实各家公司的逻辑没多大差距，差距在于做的流程和手段，也就是怎样扬长避短啦，国内这方面联电就做得很成功，但对它的逻辑我不甚感冒。我就是太执着与资料与软件的收集，浪费了大量的时间。收集的其他资料跟软件99%没用过。

key321

发现原来我不是一楼，故编辑了下，在网络上是很难要到机密的内容的。期望在论坛上找到这样的资料不太现实。拿我来说吧，资料我倒是有，但一方面保密协议，另一方面资料是朋友给的，不想连累朋友，但欢迎讨论交流。我德尔福系统台架做的比较多，从U2到CORE系统都做过，虽然好久不做发动机标定了，但还是记得一点的。

yanwei_ww

key321你是做汽油发动机标定的吧。

key321

回复 7# yanwei_ww


    做过一段时间的发动机电控，前期做的发动机试验，现在做的是变速器

zqs5476

PID是一种工控技术，通常是用在闭环控制系统中。
大家可以去
PID控制的原理和特点
　　　　在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
　　　　比例（P）控制
　　　　比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
　　　　积分（I）控制
　　　　在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
　　　　微分（D）控制
　　　　在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

PID控制器的参数整定
　　　　PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控制方式下通过公式计算得到PID控制器的参数。





  PID的经典公式:

             PIDOUT = Kp*Delta(t) + Ki*Deltasegma(t) + Kd*(Delta(t) – Delta(t-1))

      上式中参数说明:

             PIDOUT    :PID输出控制参数, 一般体现为PWM宽度调整

             Kp         : P调节参数

             Ki          : P调节参数

             Kd         : P调节参数

             Delta(t)     :t时刻的(误)差量, 为目标参数 – 实际测试参数的差量, 误差量

可以是正数,也可以是负数

             Deltasegma(t):到t时刻的误差总和



            以上的计算中,Kp, Ki, Kd都是正数,但是Delta(t)可能为负数,正数或0,所以计算

中需要处理有符号数的乘法运算,有符号数的加减法处理等.

在计算机中,规定数的最高二进制位表示数的符号,并且最高位为1表示负数,0表示正

数余下的二进制位表示数值.而且负数是用二进制的补码来表示的.

二进制反码: 将二进制数除符号位外进行按位取反

二进制补码: 负数的补码是二进制的反码再加1;正数的补码是它本身.

这样假如是8位的有符号数.最大范围为1000 0000 ~ 0111 1111, 即-128~127

同理16位的符号数的范围为~32768~32767

对于加减法运算,是可以直接进行运算的,不过在计算过程中要注意判断符号溢出位是

否有被置1.

如:-128 + 127 = 1000 0000 + 0111 1111 = 1111 1111 =-1;

但是对于乘除法运算就不一样了,一般需要先提取符号位,然后提取所表示的数量,然后再做运算,如果结果符号位为正,则不需要对运算结果做处理,结果为负得对运算结果做取补码处理. 其实对于有符号运算,关键的一点,就是符号不能参与运算.

lene2009

回复 3# key321


    整车厂的就是尴尬，我也收集了不少资料，但没多大用，一直都是供应商做，验证也没多少。报告都是他们的。我们打杂多。

key321

回复 8# lene2009


    你们用的哪家的？你是做柴油机还是做汽油机的