单片机PID算法源程序_算法_单片机_其他

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <meta charset="utf-8"> <meta name="generator" content="pdf2htmlEX"> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1"> <link rel="stylesheet" href="https://static.pudn.com/base/css/base.min.css"> <link rel="stylesheet" href="https://static.pudn.com/base/css/fancy.min.css"> <link rel="stylesheet" href="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6275dd88602a7856fe11a215/raw.css"> <script src="https://static.pudn.com/base/js/compatibility.min.js"></script> <script src="https://static.pudn.com/base/js/pdf2htmlEX.min.js"></script> <script> try{ pdf2htmlEX.defaultViewer = new pdf2htmlEX.Viewer({}); }catch(e){} </script> <title></title> </head> <body> <div id="sidebar" style="display: none"> <div id="outline"> </div> </div> <div id="pf1" class="pf w0 h0" data-page-no="1"><div class="pc pc1 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6275dd88602a7856fe11a215/bg1.jpg"><div class="c x0 y1 w2 h2"><div class="t m0 x1 h3 y2 ff1 fs0 fc0 sc0 ls0 ws0">实验 3 液位数字 PID 控制及参数整定</div><div class="t m0 x2 h4 y3 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">提示：希望大家在做实验之前仔细阅读实验指导书，并且编写三个程序（P、PI、PID）争</div><div class="t m0 x3 h4 y4 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">取能够到实验室就进行调节，观察效果，进行整定参数。</div><div class="t m0 x4 h5 y5 ff1 fs2 fc0 sc0 ls0 ws0">一、实验目的</div><div class="t m0 x2 h4 y6 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">1、通过实验进一步学习单回路反馈控制系统的组成和工作原理。</div><div class="t m0 x2 h4 y7 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">2、掌握P、PI和PID调节器原理，并编写比例控制算法，比例积分控制算法，比例、积分、</div><div class="t m0 x3 h4 y8 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">微分控制算法，并进行参数整定，使得液位控制在20cm处，超调量不超过10%，稳态误差5%。</div><div class="t m0 x2 h4 y9 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。</div><div class="t m0 x4 h5 ya ff1 fs2 fc0 sc0 ls0 ws0">二、实验设备</div><div class="t m0 x2 h4 yb ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">过程控制实验装置、万用表、计算机控制教学实验开发平台CC-1型、ADS1.2软件开发环境，</div><div class="t m0 x3 h4 yc ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">实验连接线数根。</div><div class="t m0 x4 h5 yd ff1 fs2 fc0 sc0 ls0 ws0">三、实验原理</div><div class="t m0 x5 h6 ye ff1 fs3 fc0 sc1 ls0 ws0">图1 闭环控制系统原理图</div><div class="t m0 x2 h4 yf ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">图1为单回路水箱液位控制系统。单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来</div><div class="t m0 x3 h4 y10 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统</div><div class="t m0 x3 h4 y11 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。</div><div class="t m0 x3 h4 y12 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调</div><div class="t m0 x3 h4 y13 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大</div><div class="t m0 x3 h4 y14 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会</div><div class="t m0 x3 h4 y15 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分</div><div class="t m0 x3 h4 y16 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">重要的工作。</div><div class="t m0 x2 h4 y17 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差</div><div class="t m0 x3 h4 y18 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（ PI）调节器，由于积分的作用，不仅</div><div class="t m0 x3 h4 y19 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分</div><div class="t m0 x3 h4 y1a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又</div></div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.568627,0.000000,0.000000,1.568627,0.000000,0.000000]}'></div></div> </body> </html>

<div id="pf2" class="pf w0 h0" data-page-no="2"><div class="pc pc2 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6275dd88602a7856fe11a215/bg2.jpg"><div class="c x0 y1 w2 h2"><div class="t m0 x3 h4 y1b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分</div><div class="t m0 x3 h4 y1c ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流</div><div class="t m0 x3 h4 y1d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，</div><div class="t m0 x3 h4 y1e ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2中的曲线①、②、③所示。</div><div class="t m0 x6 h6 y1f ff1 fs3 fc0 sc1 ls0 ws0">图2 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线</div><div class="t m0 x2 h4 y20 ff1 fs1 fc0 sc0 ls0 ws0">参数整定方法：</div><div class="t m0 x3 h4 y21 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0"> 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</div><div class="t m0 x3 h4 y22 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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</div><div class="t m0 x3 h4 y23 ff4 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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</div><div class="t m0 x3 h4 y24 ff4 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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</div><div class="t m0 x3 h4 y25 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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</div><div class="t m0 x3 h4 y26 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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</div><div class="t m0 x3 h4 y27 ff4 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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</div><div class="t m0 x3 h4 y28 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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</div><div class="t m0 x3 h4 y29 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">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：</div><div class="t m0 x2 h4 y2a ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作。</div><div class="t m0 x2 h4 y2b ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">(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</div><div class="t m0 x3 h4 y2c ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">系数和临界振荡周期。</div><div class="t m0 x2 h4 y2d ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。N</div><div class="t m0 x7 h4 y2e ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\I\D</div><div class="t m0 x3 h4 y2f ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的大小。</div><div class="t m0 x7 h4 y30 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法，它是在生产实践中总结出来的行之</div><div class="t m0 x3 h4 y31 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">有效的方法，并在现场中得到了广泛的应用。NN这种方法的基本程序是先根据运行经验，确定</div><div class="t m0 x3 h4 y32 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">一组调节器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如改变调节器的给定</div><div class="t m0 x3 h4 y33 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">值），观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意，则根据各整定参数</div><div class="t m0 x3 h4 y34 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验，直到满意为止。</div></div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.568627,0.000000,0.000000,1.568627,0.000000,0.000000]}'></div></div>

单片机PID算法 源程序

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