PID控制及其应用

1.简介PID控制指的是一种闭环控制方式,将输入输出偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控制对象进行控制。PID控制原理在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。模拟PID控制系统原理框图如图1-1所示。系统由模拟PID控制器和被控对象组成。PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值rin(t)与实际输出值yout(t)构成控制偏差PID的控制规律为或写成传递函数的形式式中，Kp---比例系数；Ti--积分时间常数；Td---微分时间常数。简单说来，PID控制器各校正环节的作用如下：比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号error(t),偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。数字PID算法原理在计算控制系统中，使用的是数字PID控制器，数字PID控制算法通常又分为位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。位置式算法输出的是执行机构的实际位置，如有干扰的话，会导致大幅度变化。而增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量，所以电机控制一般都采用增量式PID算法。增量式PID算法公式:----△u(k)=Kp△e(k)+Kie(k)+Kd[△e(k)-△e(k-1)]----△e(k)=e(k)–e(k-1)-----△e(k-1)=e(k-1)–e(k-2)-----e(k)=r(k)–c(k)(因在速度控制导通角上开始是从大变小,所以该公式须变成c(k)-r(k))参数说明:k--------------采样序号,k=0,1,2----;r(t)-----------速度给定值;c(t)-----------速度实际输出值;△u(k)------第K次采样时刻的计算机输出增量值；e(k)----------第K次采样时刻输入的偏差值；e(k-1)--------第(k-1)次采样时刻输入的偏差值;KI-------------积分系数，KI=KP*T/TI；KD------------微分系数，KD=KP*TD/T；T--------------采样调期;Kp------------比例系数;TI-------------积分时间常数TD------------微分时间常数B_KpidM=B_cal_temp>>9;因理论得出的调整值会很大,须进行适当的衰减,右移9位,相当于除以512.值太大,电机容易跑飞,不好控制,值太小则加速太慢,这个值可以根据调试决定.B_KpidM:为导通角的调整量if(B_KpidM>127){B_KpidM=127;}elseif(B_KpidM<--127){B_KpidM=-127;}以上为增加电机稳定性,提高抗干扰能力,防止调整量饱和.设置每次调整量最大不超过127us.这个值可以根据转速高低来决定，低速时可适当增大此值(以改善HUNTING现象)，高速时可不用那么大。 B_Error_1=B_Error;B_Delta_Error_1=B_Delta_Error;此为赋值操作,为下一次计算做准备.B_