1.PID控制器算法？
2.编程与算法基础算法——PID算法
3.PID算法微分先行PID算法
4.PID算法的算算法C程序实现方式，大神带你入门
5.什么是法源PID算法—— 超级实用的PID算法和PID控制原理

PID控制器算法？

       PID控制器算法涉及两个主要公式：

       1. 增量型PID公式：

       \[ PID = Uk + KP \cdot [E(k) - E(k-1)] + KI \cdot E(k) + KD \cdot [E(k) - 2E(k-1) + E(k-2)] \]

       2. PID算法类型：

       - 位置式PID：其输出与过去所有状态相关，需对控制误差e进行累加，代码计算量大。算算法

       - 增量式PID：输出代表PWM增加或减少的法源量，而非实际值。代码冒泡社区源码搭建这使得理解增量式PID更为关键。算算法

       PID控制原理：

       系统利用摆杆（辊）反馈的法源位置信号实现同步控制。收线控制通过实时计算卷径值，代码并根据卷径变化修正PID前馈量，算算法确保系统准确稳定运行。法源

       PID系统特点：

       1. 主驱动电机速度由电位器控制，代码将S设置为SVC开环矢量控制，算算法通过模拟输出端子FM设定运行频率，法源为主速度提供设定值。代码

       2. 收卷用S变频器的主速度由放卷（主驱动）的模拟输出端口提供。摆杆的电位器模拟信号通过CI通道作为PID反馈量。S的频率源结合主频率和辅助频率源PID叠加。通过调整PID参数，实现稳定的收放卷效果。

       3. 系统具备逻辑控制和卷径计算功能，保证任意卷径下平稳启动。两组PID参数确保生产全程摆杆控制稳定。

编程与算法基础算法——PID算法

       位式控制系统基本结构图如下：通过实际温度PV与期待温度SV之间的差异，位式控制系统驱动执行器件调整温度，并通过反馈机制持续监测和调整，以实现温度控制的目标。位式控制系统具有简单且常用的特性，但存在不足之处。基于此，PID控制算法应运而生，它是一种经典的控制算法，广泛应用于工业自动化领域。PID算法基于比例、积分和微分控制，通过比例、积分和微分控制的组合生成最终的控制输出。PID控制器的输出值由以下公式计算：OUT = Kp * Ek + Ki * Sk + Kd * Dk。其中，分享赚 php源码Ek表示当前的误差，Sk表示误差的累积值，Dk表示误差的变化。Kp、Ki和Kd分别是比例增益、积分增益和微分增益参数。PID控制器周期性地计算误差的比例、积分和微分部分，并将它们相加得到最终控制信号OUT的输出。

       比例控制（P）是基于误差大小的控制策略，它利用误差的比例关系来生成控制输出。比例控制器根据当前的误差值，将其乘以一个比例增益参数Kp，得到比例部分的输出。比例控制具有一定的局限性，过大的比例增益可能导致系统振荡、不稳定或过度调节，而过小的比例增益可能导致系统响应较慢、稳态误差较大。因此，在实际应用中需要根据具体系统的特性和控制要求，通过实验或调整来确定合适的比例增益参数。

       积分控制（I）是基于误差的累积值对系统进行控制的一种方法。它通过对误差的积分累积，产生一个与误差累积值成比例的控制输出。积分控制的作用是在长时间内消除系统的稳态误差，使系统能够精确地跟踪设定值。积分时间（或称为积分时间常数）是PID控制算法中积分部分的一个重要参数，它对系统稳定性和误差消除具有显著的影响。积分时间对系统稳定性和误差消除的影响包括：过大的积分时间可能导致系统响应变慢，难以快速响应变化；过小的积分时间可能导致系统振荡，稳定性变差。因此，需要通过实验或调整来确定合适的积分时间参数。

       微分控制（D）是基于系统误差的变化率来调节控制输出。它通过测量误差的变化率，即误差的导数或微分，来预测系统的qt源码命名方式未来变化趋势。微分控制根据误差的变化速度提供快速响应，并通过调整控制输出来稳定系统。微分时间（或称为微分时间常数）是PID控制算法中微分控制部分的一个重要参数，它对系统的响应速度和抗干扰能力具有重要影响。微分时间对系统响应和抗干扰能力的影响包括：过大的微分时间可能导致系统响应过慢，难以快速响应变化；过小的微分时间可能导致系统对噪声敏感，抗干扰能力变差。因此，需要通过实验或调整来确定合适的微分时间参数。

       基于单片机的位置式PID算法实现包含比例处理、积分处理和微分处理。比例处理比较简单，单纯的比例因子乘以当前偏差值即可实现。积分处理中，主要是求和Sk的实现，其中Sk=1/Ti * Sk * T，Ti为积分常数，即积分时间。微分处理中，主要是变化率Dk的实现，其中Dk=Td * ((Ek-Ek-1) / T)，Td为微分时间常数。在PID算法的实现中，比例、积分和微分的参数需要根据具体系统的特点和控制要求进行调整。通常，比例增益Kp决定了控制输出的快速响应能力；积分时间Ti决定了控制输出的稳态误差消除能力；微分时间Td决定了控制输出的抗扰动能力。在实际应用中，需要通过实验和调整来确定合适的参数值，以实现系统的稳定性和精确性。

       位置式PID算法适用于没有记忆功能的执行器件，如继电器、双线可控硅等。对于某些具有记忆功能的执行器件，如步进电机、可调电位器等，一般采用增量式PID算法。增量式PID算法计算出的道天录源码是控制量的增加值，用于控制系统本身具有记忆功能的情况。增量式PID算法通过计算当前偏差值与上次偏差值之间的差值来确定控制量的调整量。只要将最近三次的偏差值记录到计算机中即可，比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td需要根据具体情况调节。如果掌握了位置式PID算法的实现，那么增量式PID算法的实现相对简单。

PID算法微分先行PID算法

       在控制系统的运行中，当设定值突然改变时，常规的微分作用可能导致输出出现剧烈波动，这对生产过程的稳定控制不利。为解决这个问题，微分先行PID算法，也称为测量值微分PID，被提出。它的核心思想是微分项仅针对实际的控制器输入值，而非给定值，公式如下：

       离散化的微分先行PID算法公式如下，参数的含义保持不变：

       对于处理纯滞后对象，此算法引入了Smith预测器，通过将其与补偿环节结合，形成一个简化后的惯性环节，从而更有效地补偿系统的滞后影响。

       在PID参数的整定上，微分先行PID算法强调了实际操作中的动态响应和稳定性的平衡，通过优化控制器输入的微分部分，使得系统在面对设定值变化时能更快地响应，同时保持输出的平稳性，从而提高整体控制性能。

扩展资料

       在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的c语言家谱源码典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。

PID算法的C程序实现方式，大神带你入门

       PID算法是一种广泛应用的自动控制器，常用于控制水温、智能车、飞行器和平衡车等。其核心在于消除预设值与实际输出之间的偏差。PID算法包括比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分。

       比例(P)部分表示输入偏差的放大倍数。其方程为：y=Kp*e(t)，其中Kp是比例增益。比例项直接放大误差，加快系统响应。但是，比例过大可能导致振荡。

       积分(I)部分表示调节器输出与输入偏差的积分成比例。其方程为：Ti是积分时间常数。积分作用虽然可以消除静态误差，但会降低系统响应速度，增加超调量。因此，需要根据具体需求调整Ti值。

       微分(D)部分预测偏差变化趋势，相当于超前调节。微分方程为：微分反应了偏差信号的变化规律，帮助系统提前反应，减少超调。然而，微分过大可能导致负反馈。

       在实际应用中，PID算法通常将比例、积分和微分组合起来，形成PID调节器。理想情况下，其微分方程为：u(t)=Kp*e(t)+Ti*e(t)+Td*e(t)，其中u(t)为调节器输出，e(t)为偏差信号，Kp、Ti和Td分别为比例、积分和微分系数。

       PID算法需要在闭环系统中应用，包括执行处理单元和反馈单元，如电机系统中的编码器和测速电机。系统原理图显示了闭环PID控制流程。

       PID参数的整定通常遵循小口诀：从小到大逐步调整比例、积分和微分系数。通过观察系统响应，调整参数以获得最佳性能。在C代码实现中，PID算法需要离散化处理，以适应计算机控制的采样控制。

       在实际应用中，PID算法的性能依赖于比例、积分和微分系数的选择。增大比例系数P加快响应，减小静差，但可能引起振荡；增大积分时间I减少超调，增加稳定性，但静差消除时间变长；增大微分时间D加快响应速度，减小超调，增加稳定性，但对扰动抑制能力减弱。正确的参数选择是实现PID算法关键。

什么是PID算法—— 超级实用的PID算法和PID控制原理

       PID控制原理和特点

       工程实际中，应用最为广泛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主要技术之一。

       当被控对象结构和参数不能完全掌握，或不到精确数学模型时，控制理论其它技术难以采用时，系统控制器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﹐或不能有效测量手段来获系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是系统误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。

       1、比例控制（P）：

       比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温度，当开始加热时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数

       e(t) = SP – y(t)-

       u(t) = e(t)*P

       SP——设定值

       e(t)——误差值

       y(t)——反馈值

       u(t)——输出值

       P——比例系数

       滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为有滞后性。

       也就是如果设定温度是度，当采用比例方式控制时，如果P选择比较大，则会出现当温度达到度输出为0后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至度，当温度超过度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升，比方说降至度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。

       如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制。

       2、比例积分控制（PI）：

       积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比例一块进行控制，也就是PI控制。

       其公式有很多种，但大多差别不大，标准公式如下：

       u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0

       u(t)——输出

       Kp——比例放大系数

       Ki——积分放大系数

       e(t)——误差

       u0——控制量基准值（基础偏差）

       大家可以看到积分项是一个历史误差的累积值，如果光用比例控制时，我们知道要不就是达不到设定值要不就是振荡，在使用了积分项后就可以解决达不到设定值的静态误差问题，比方说一个控制中使用了PI控制后，如果存在静态误差，输出始终达不到设定值，这时积分项的误差累积值会越来越大，这个累积值乘上Ki后会在输出的比重中越占越多，使输出u(t)越来越大，最终达到消除静态误差的目的。

       PI两个结合使用的情况下，我们的调整方式如下：

       1、先将I值设为0，将P值放至比较大，当出现稳定振荡时，我们再减小P值直到P值不振荡或者振荡很小为止（术语叫临界振荡状态），在有些情况下，我们还可以在些P值的基础上再加大一点。

       2、加大I值，直到输出达到设定值为止。

       3、等系统冷却后，再重上电，看看系统的超调是否过大，加热速度是否太慢。

       通过上面的这个调试过程，我们可以看到P值主要可以用来调整系统的响应速度，但太大会增大超调量和稳定时间；而I值主要用来减小静态误差。

       pid 算法

       控制点目前包含三种比较简单的PID控制算法，分别是：增量式算法，位置式算法，微分先行。这三种是最简单的基本算法，各有其特点，一般能满足控制的大部份要求：

       1、PID增量式算法

       离散化公式（注：各符号含义如下）：

       u(t)----- 控制器的输出值。

       e(t)----- 控制器输入与设定值之间的误差。

       Kp------- 比例系数。

       Ti------- 积分时间常数。

       Td------- 微分时间常数。

       T-------- 调节周期。

       2、积分分离法

       离散化公式：

       Δu(t) = q0e(t) + q1e(t-1) + q2e(t-2)

       当|e(t)|≤β时

       q0 = Kp(1+T/Ti+Td/T)

       q1 = -Kp(1+2Td/T)

       q2 = Kp Td /T

       当|e(t)|＞β时

       q0 = Kp(1+Td/T)

       q1 = -Kp(1+2Td/T)

       q2 = Kp Td /T

       u(t) = u(t-1) + Δu(t)

       注：各符号含义如下

       u(t)----- 控制器的输出值。

       e(t)----- 控制器输入与设定值之间的误差。

       Kp------- 比例系数。

       Ti------- 积分时间常数。

       Td------- 微分时间常数。（有的地方用"Kd"表示）

       T-------- 调节周期。

       β------- 积分分离阈值

       3、微分先行PID算法

       离散化公式：

       u(t)----- 控制器的输出值。

       e(t)----- 控制器输入与设定值之间的误差。

       Kp------- 比例系数。

       Ti------- 积分时间常数。

       Td------- 微分时间常数。（有的地方用"Kd"表示）

       T-------- 调节周期。

       β------- 积分分离阈值

       PID控制：

       因为PI系统中的I的存在会使整个控制系统的响应速度受到影响，为了解决这个问题，我们在控制中增加了D微分项，微分项主要用来解决系统的响应速度问题，其完整的公式如下：

       u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) + Kd

       +u0

       在PID的调试过程中，我们应注意以下步骤：

       1、 关闭I和D，也就是设为0.加大P，使其产生振荡；

       2、 减小P，找到临界振荡点；

       3、 加大I，使其达到目标值；

       4、重新上电看超调、振荡和稳定时间是否吻合要求；

       5、 针对超调和振荡的情况适当的增加一些微分项；

       6、 注意所有调试均应在最大争载的情况下调试，这样才能保证调试完的结果可以在全工作范围内均有效；

       PID控制器参数整定

       PID控制器参数整定是控制系统设计核心内容。它是被控过程特性确定PID控制器比例系数、积分时间和微分时间大小。

       PID控制器参数整定方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主依据系统数学模型，理论计算确定控制器参数。这种方法所到计算数据未必可以直接用，还必须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，直接控制系统试验中进行，且方法简单、易于掌握，工程实际中被广泛采用。

       PID控制器参数工程整定方法，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，其共同点都是试验，然后工程经验公式对控制器参数进行整定。但采用哪一种方法所到控制器参数，都需要实际运行中进行最后调整与完善。现一般采用是临界比例法。利用该方法进行。

       PID控制器参数整定步骤如下：

       （1）首先预选择一个足够短采样周期让系统工作；

       （2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入阶跃响应出现临界振荡，记下这时比例放大系数和临界振荡周期；

       （3）一定控制度下公式计算到PID控制器参数。