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標題: 上傳一個PID的算法（有注解） [打印本頁]

作者: myfriend 時間: 2025-8-13 15:57
標題: 上傳一個PID的算法（有注解）

// PID計算
unsigned int PID_Calculate(struct PID *pid, unsigned int feedback)
{
// 偏差設定值-ADC反饋值
unsigned int Error = pid->SetPoint - feedback; // 偏差

// 積分項更新（使用有符號數）
pid->SumError += (int)Error;

// 積分抗飽和
if(pid->SumError > MAX_INTEGRAL) pid->SumError = MAX_INTEGRAL;
else if(pid->SumError < -MAX_INTEGRAL) pid->SumError = -MAX_INTEGRAL;

// 微分計算
unsigned int dError = pid->LastError - pid->PrevError;
pid->PrevError = pid->LastError;
pid->LastError = Error;

// 計算各項（使用長整型防溢出）
unsigned long p_term = (unsigned long)pid->Proportion * Error;
unsigned long i_term = (unsigned long)pid->Integral * (unsigned long)pid->SumError;
unsigned long d_term = (unsigned long)pid->Derivative * dError;

// 綜合輸出 SCALE_FACTOR這是放大倍數運算之前進行放大，出去前回歸
unsigned long output = (p_term + i_term + d_term) / SCALE_FACTOR;

return (unsigned int)output;
}

作者: zhang32568 時間: 2025-8-14 17:35
沒有搞明白 PID算法主要是為了解決什么問題？比如溫度控制。PID算法和傳統到設定控制優缺點是什么？

作者: myfriend 時間: 2025-8-15 17:11
通過設定值與反饋值計算；再通過PWM進行控制

作者: a399288395 時間: 2025-8-17 08:19
現在有了AI ，這些算法不用死記硬背了稍微修改下就可以用，主要精力可以放在KP KI KD的整定上，
下面這部分是AI做的，直接調用，就行，在結構體對PID初始化的時候填入整定好的參數即可運行；但是AI也不是完全準確，他只對共用算法很準確，對STC的單片機就有點問題， PWM部分需要自己重寫，

/********************* PID計算函數 *********************/
float PID_Compute(PID_Controller *pid, float setpoint, float input) {
float error = setpoint - input; //聲明誤差變量
float Pout; //聲明比例變量
float Iout; //聲明積分變量
float Dout; //聲明微分變量

// 死區處理(誤差小于0.3℃時不調節)
if(fabs(error) < 0.3) {
error = 0;
}

// 比例項
Pout = pid->Kp * error;

// 積分項(抗積分飽和)
pid->integral += pid->Ki * error;
if(pid->integral > pid->out_max) pid->integral = pid->out_max;
else if(pid->integral < pid->out_min) pid->integral = pid->out_min;
Iout = pid->integral;

// 微分項
Dout = pid->Kd * (error - pid->prev_error);
pid->prev_error = error; // 保存誤差用于下次計算

// 計算輸出PID
pid->output = Pout + Iout + Dout;

// 輸出限幅
if(pid->output > pid->out_max) pid->output = pid->out_max;
else if(pid->output < pid->out_min) pid->output = pid->out_min;

return pid->output;
}

作者: rundstedt 時間: 2025-9-12 13:52

zhang32568 發表于 2025-8-14 17:35
沒有搞明白 PID算法主要是為了解決什么問題？比如溫度控制。PID算法和傳統到設定控制優缺點是什么？

PID適合大慣性環節場合，比如你提到的溫控，加熱管從0瞬間火力全開，過了兩分鐘傳感器還沒有感覺到熱。這種有大慣性環節的場合，你用直接控制——溫度高了就調低加熱管功率，溫度低了就加大加熱管功率，結果必然是溫度震蕩起來，完全失控。

作者: xayh000 時間: 2026-2-28 15:23
幾乎所有自動化控制，跟蹤穩定控制多要用到它。溫度，電流，轉速，力矩，電壓，速度，高度，導航多要用，其實一點不難。其實主要是對前幾次的誤差累加起來

作者: 新昌小徐 時間: 2026-3-1 11:31

發表于 2025-8-14 17:35
沒有搞明白 PID算法主要是為了解決什么問題？比如溫度控制。PID算法和傳統到設定控制優缺點是什么？

PID就是比例、積分、微分、是用偏差進行的控制。如果沒有偏差了，那么輸出就不會有變化。
這個控制系統有模擬量輸出（或是PWM的開關量輸出）、模擬量輸入、控制器組成。
比如：用蒸汽調節閥給熱水加熱，熱水的溫度計就是模擬量輸入、蒸汽調節閥就是模擬量輸出，調節蒸汽調節閥就能控制熱水溫度，使它穩定在你需要的溫度上。
PLC系統上的PID算法大概是這樣的：
以下是位置式的PID算法
把輸入的設定值和輸入都規格化，如上面例子，這個溫度計是0-100度量程，現在溫度為50度，設定溫度為60度，那么規格化后，就是去單位后：設定溫度為0.6，現在溫度為0.5，而偏差就是0.6-0.5＝0.1。
比例項輸出＝偏差*比例系數，如果比例系數為2，那么比例項輸出就是20%（0.2）。
輸出＝積分項+比例項+微分項。
積分項有什么作用？
接著上面的例子，純采用比例項的話，如果溫度達到58度是，偏差為0.02，乘以2，就是0.04，那調節閥輸出開度為4%，你可以看出比例的特點：偏差越大輸出越大，偏差越小，輸出越小。等接近設定值時，散熱和加熱功率相等，然后溫度就升不上去了。怎么辦，那加積分項。
積分項中的參數：積分時間的意義？如果我設了積分時間為1分鐘，采樣時間為1秒，這個時候偏差為0.02，比例輸出為4%，那一分鐘要采樣60次，每次就加4%的60分之一。同樣的意思即：如果偏差一直維持在0.02 一分鐘的話，積分項就加4%。
這樣有了個積分項，輸出就會慢慢變大了，從而微調增加輸出，使加熱的功率大于散發的功率，使溫度緩慢上升，從而達到設定溫度。
注意：積分項是有正負值的，上例中如果即時溫度大于設定溫度時，項分項會變小。
微分項有什么作用？如果一個反應釜在60度情況下準備反應，我向它滴加了物料，開始反應了，反應上升速度很快，放出的熱量很大，如果純手工操作，我根據升溫的速率（可以看上升0.1度需要多少秒）調節閥門的大小。現在的偏差很小，算出來的比例項很小，所以你得根據偏差變化的速度來增加輸出。
微分項就是根據偏差變化的速度（那是溫度變化的速度）來控制。
那么微分項中的微分時間的意思是什么？
假設微分時間設為5分鐘，意思是依這樣的溫度變化速度，5分鐘后偏差能達到多少，然后根據比例項那么算出來的值作為微分項的輸出。
如反應釜60度，滴加反應液后，每五秒上升0.1度，那么依這樣的速度溫度就會上升6度，溫度計量程為0-100，比例系數為2，那么積分項輸出就是10%，這樣溫度從60度變成60.1度時，微分項就輸出了12%的開度，這里是冷卻水的調節閥。
如果按照比例輸出的話，在60.1度時，偏差是0.001，比例項輸出為0.2%，這么猛的放熱，根本沒法控制好溫度，等你上升到66度時，比例項輸出才達到12%，你這批反應物料要報廢了。
微分項也是有正負的，如果上升到61度時，溫度變化率為0了，那么微分項就是0，如果溫度在下跌，微分項就是負值。
那有人會問，達到61度時，輸出減了12%，那怎么平衡放熱和冷卻功率，從而穩定溫度，積分項在增加呀。

作者: 新昌小徐 時間: 2026-3-1 12:06
輸出＝比例項+積分項+微分項
當三項加起來大于1時，輸出等于1，積分項＝1-比例項－微分項（超幅，積分項也會跟著調整）
當三項加起來小于0時，輸出等于0，積分項＝0-微分項－比例項
單片機中，輸出是整數，調整一下算法即可

作者: popopo258 時間: 2026-5-21 20:24
// PID計算 unsigned int PID_Calculate(struct PID *pid, unsigned int feedback) { // 偏差設定值-ADC反饋值 unsigned int Error = pid->SetPoint - feedback; // 偏差 // 積分項更新（使用有符號數） pid->SumError += (int)Error; // 積分抗飽和 if(pid->SumError > MAX_INTEGRAL) pid->SumError = MAX_INTEGRAL; else if(pid->SumError < -MAX_INTEGRAL) pid->SumError = -MAX_INTEGRAL; // 微分計算 unsigned int dError = pid->LastError - pid->PrevError; pid->PrevError = pid->LastError; pid->LastError = Error; // 計算各項（使用長整型防溢出） unsigned long p_term = (unsigned long)pid->Proportion * Error; unsigned long i_term = (unsigned long)pid->Integral * (unsigned long)pid->SumError; unsigned long d_term = (unsigned long)pid->Derivative * dError; // 綜合輸出 SCALE_FACTOR這是放大倍數運算之前進行放大，出去前回歸 unsigned long output = (p_term + i_term + d_term) / SCALE_FACTOR; return (unsigned int)output; }

作者: popopo258 時間: 2026-5-21 20:51
// PID計算 unsigned int PID_Calculate(struct PID *pid, unsigned int feedback) { // 偏差設定值-ADC反饋值 unsigned int Error = pid->SetPoint - feedback; // 偏差 // 積分項更新（使用有符號數） pid->SumError += (int)Error; // 積分抗飽和 if(pid->SumError > MAX_INTEGRAL) pid->SumError = MAX_INTEGRAL; else if(pid->SumError < -MAX_INTEGRAL) pid->SumError = -MAX_INTEGRAL; // 微分計算 unsigned int dError = pid->LastError - pid->PrevError; pid->PrevError = pid->LastError; pid->LastError = Error; // 計算各項（使用長整型防溢出） unsigned long p_term = (unsigned long)pid->Proportion * Error; unsigned long i_term = (unsigned long)pid->Integral * (unsigned long)pid->SumError; unsigned long d_term = (unsigned long)pid->Derivative * dError; // 綜合輸出 SCALE_FACTOR這是放大倍數運算之前進行放大，出去前回歸 unsigned long output = (p_term + i_term + d_term) / SCALE_FACTOR; return (unsigned int)output; }

作者: xayh000 時間: 2026-5-23 18:55
如果不用PID控制，當加熱時全速加熱，就是到設定點附近也是，導致溫度一下超過設定溫度，溫度波動很大，你的面包可能烤焦，空調溫度時冷時熱，人不舒服。
PID開始全速加熱，在溫度逼近設定時，采用的是設定和當下溫度的差值控制，誤差大加熱大，誤差少加熱少，但有個問題，當加熱和散熱平衡時，長時間達不到設定值，比方5分鐘，這時為消除這個誤差，加入累積時間產生的誤差控制加大加熱使達到

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