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用STM32F407玩控制—不完全微分PID控制

发布时间:2019-05-25 18:16 来源:未知 编辑:admin

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  常规pid算法有缺陷,主要有:1是当偏差发生突变时,微分作用仅在一个周期内起作用,这个也不合理,2是当输入PV值有噪声时,调节器输出波动大,这在前面的图中可以看到,这对机械执行机构不理,使执行机构容易坏,执行机构故障多,自然生产也就不稳定,所以工程上通常用不完全微分PID调节器,文献中有两种类型的不完全微分PID算法,一种是在常规PID算法后串一个一阶延滞环节(比如参见金以慧《过程控制》,即

  Gc(s)=Kc*(1+1/(Ti*s)+Td*s)/(Tf*s+1),这种不完全微分PID算法,与前面讲的常规pid算法加过程值(PV)滤波有点相近,仅在设定(SP)有变化的情况下,调节器输出不同,其余情况下是一样的;另一种是在微分环节上串一个一阶延滞环节,这又分为2种,

  Gc(s)=Kc*(1+1/(Ti*s)+Td*s/(Tf*s+1))

  第2种算法见诸西门子DR系列调节器实现的PID算法中,如图1所示,图中Tv就是Td,vv就是KD,KD一般称为微分增益,工程上KD通常在5-10范围内取值,我们也采用这种不完全微分PID算法,且取KD=8。

  我们在《用单片机玩PID控制—从理想PID控制至先进PID控制_8》一文中,已经介绍过用离散相似法计算滤波环节,这里介绍用差分变换计算滤波环节:

  我们也可以将Td*s/(Tf*s+1)作为一个整体进行差分变换,再作数值计算,或者将Td*s/(Tf*s+1)转换为

  采样时间,我们定为1sec,这可以满足过程控制的要求,在STM32F407中用定时器来实现周期循环,具体是用TIM_GetITStatus函数实现定时中断,pid控制算法就放在这个函数条件下,TIM_GetITStatus的用法如下(参见《F407固件库手册》):

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