pid温度控制算法

Ⅰ PID算法控制温度加热系统，室温（为防止分数流失，做成追加100分以上）

刚好前不久搞过PID，部分程序如下，仅供参考

/*==============================================================================
在使用单片机作为控制cpu时，请稍作简化，具体的PID参数必须由具体对象通过实验确定。
由于单片机的处理速度和ram资源的限制，一般不采用浮点数运算，而将所有参数全部用整数，
运算到最后再除以一个2的N次方数据（相当于移位），作类似定点数运算，可大大提高运算速度，
根据控制精度的不同要求，当精度要求很高时，注意保留移位引起的“余数”，做好余数补偿。
这个程序只是一般常用pid算法的基本架构，没有包含输入输出处理部分。
==============================================================================*/

#include <string.h>
#include <stdio.h>

/*===============================================================================
PID Function
The PID function is used in mainly
control applications. PID Calc performs one iteration of the PID
algorithm.
While the PID function works, main is just a mmy program showing
a typical usage.

PID功能
在PID功能主要用于控制应用。 PID 计算器执行一个PID的迭代算法。虽然PID功能的工程，
主要只是一个虚拟程序显示一个典型的使用。
================================================================================*/
typedef struct PID {
double SetPoint; // 设定目标 Desired Value
double Proportion; // 比例常数 Proportional Const
double Integral; // 积分常数 Integral Const
double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
double LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
double SumError; // Sums of Errors
} PID;

/*================================ PID计算部分===============================*/
double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
double dError, Error;

Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 积分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
}

/*======================= 初始化的PID结构 Initialize PID Structure===========================*/
void PIDInit (PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(PID));
}

/*======================= 主程序 Main Program=======================================*/
double sensor (void) // 虚拟传感器功能 Dummy Sensor Function{ return 100.0;}
void actuator(double rDelta) // 虚拟驱动器功能 Dummy Actuator Function{}
void main(void)
{
PID sPID; // PID控制结构 PID Control Structure
double rOut; // PID响应（输出） PID Response (Output)
double rIn; // PID反馈（输入） PID Feedback (Input)
PIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5; // 设置PID系数 Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
sPID.Derivative = 0.0;
sPID.SetPoint = 100.0; // 设置PID设定 Set PID Setpoint
for (;;)
{ // 模拟最多的PID处理 Mock Up of PID Processing
rIn = sensor (); // 读取输入 Read Input
rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // 执行的PID迭代 Perform PID Interation
actuator ( rOut ); // 所需的更改的影响 Effect Needed Changes
}

Ⅱ 位置式pid控制算法

数字PID位置型控制算式如下：
u(k)=Kp[
e(k)
+??e(i)T/T??
+
Td(
e(k)-e(k)
)/T
]
Kp为比例增益，T为采样周期，T??为积分时间常数，Td为微分时间常数，k采样序号，??为累加器（i从0到k），由于该控制算法提供了执行机构的位置u(k)，如阀门的开度，所以被成为数字PID位置型控制算法。

Ⅲ 请教温控PID增量型算法公式

南京星德机械提供：增量式PID控制算法

当执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是控制量的增量（例如去驱

动步进电动机）时，需要用PID的“增量算法”。

Ⅳ 几种常用温控算法的比较与总结

        最近在做一个有关大气VOCs实时监测的项目，由于该项目要求控温精度在0.1度之内，所以就研究了一下有关温控的算法，我们知道对于一些大惯性的系统，比如加热炉、智能小车中都会用到PID（比例、积分和微分）算法，而PID算法分为二值式、位置式、增量式和分段式，当然也有模糊式等。现根据在实际项目中的应用情况将其总结如下：

        （1）二值式

        二值式温控算法只存在两个状态，不是开，就是关。常用在一些控温精度不高的场合。

        （2）位置式

        位置式PID算法由于计算量比较大，降低了单片机的运行速度，需要单片机比较大的内存，所以在实际应用中应用的比较少，除非有特除要求的场合。

        （3）增量式

        增量式PID算法相比二值式控温精度比较高，相比位置式计算量减少了许多，提高了单片机的运行速度，也增大了单片机的选择余地（内存要求降低）。为了提高温控的速度，减少温控所需要的时间，所以该增加式PID算法常与BangBang算法、大林算法相结合使用。BangBang算法和大林算法即是全功率加热，比如BangBang-PID算法通过会有一个阈值，一旦采用BangBang或大林算法升温到阈值时，就会自动切换到增量式PID算法进行控温。另外该阈值的选择是个难点，阈值小了，升温时间比较长，阈值大了，过冲量比较大，所以说该阈值的选择需要从以下两个方面去确定：升温速率、距离设定值的差值大小等方面。

        （4）分段式

        分段式PID算法虽然比模糊PID算法差一些，但是模糊PID控制大多数还停留在理论阶段，应用到实际系统的还比较少，控制效果如何还不是很确定。分段式PID算法在某些方面与模糊式PID算法有很多相近的地方，也是对信号进行阈值的划分，然后在不同的阈值阶段采用不同的控制参数。分段PID优于模糊PID的地方在于我们现有的工控机在编辑控制算法时是数字式的，模糊PID算法要想实现其功能除了要进行数据的离散化外，其用到的数据参数也比较多导致统计起来比较麻烦，经过以上对比分析，从系统的可实现性方面考虑，还是采用分段式PID算法的比较多些。

        根据项目的实际控制结果表明单纯的采用单一的PID参数进行调节要想达到较为理想的控制效果是不容易的。所以可以根据控制对象的实际情况及偏差的大小，在不同的控制阶段给定不同的PID调节参数，这样可以在偏差大的时候加大比例调节，降低积分作用，偏差小的时候减少比例作用，加大积分作用。这样既可以增加响应速度，超调量也不会太大，这就是分段PID的控制思想。  下面对普通PID与分段PID在同一控制变量下做出的反应做一下对比，他们的输出曲线如下图：

        在上图输出曲线中可以看出在目标值情况相同的情况下，分段PID的响应速度更快，达到目标值时分段PID比普通PID所用的时间少一半，所用控制系统的快速性被分段PID明显提高了。采用分段PID即是将一个控制过程进行分段控制，可以避免采用单一PID控制时对误差积累较多的缺点（采用单一PID算法时，刚开始启动时目标值与实际值的差值会很大，如果有积分变量的话，积分变量大了会导致较大的积累偏差，导致消除困难，造成系统较大的系统超调；积分变量小了会导致精差消除较慢。），这样在每一阶段都对误差进行消除，最后误差结果会小很多。分段PID算法的实现步骤：这里假定阈值a为偏差的50%，阈值b为偏差的30%。

        a、根据工程需要设置阈值a>b>0;

        b、当偏差较大，且偏差大于等于a时，采用PD控制，可加快系统响应；

        c、当偏差较小，且大于b，小于a时采用PI控制；

        d、当偏差小于b时，采用PID控制（P设的小些，I设的大些），可减少系统精差。

        以上是对几种常用PID算法的比较和总结，在实际的项目中用的比较多的是增量式PID算法和分段式PID算法，分段式PID算比单一的增量式PID算法控温速度快，精度更高，虽然分段PID算法参数整定比较繁琐些，但鉴于它的控制速度快、精度高，还是推荐使用分段PID算法应用于温度控制、电机控制等领域或项目中。

Ⅳ 温控PID算法的具体实现（一）

        经过本人发表的上一篇文章《几种温度算法的比较与总结》可知，分段式PID算法既可以提高温控系统的响应速度，又可以提高温控系统的控温精度，现将以增量式PID算法为例总结一下其具体的实现步骤或过程，希望能够给奋颤培袜战在PID算法的同仁们提供一些有价值的内容。

一、温控模型的建立

        是选择一阶延迟控温系统还是选择二阶延迟控温系统，需要根据自己的实际控温系统来确定；

二、温控模型中K、T、τ的确定

   茄激     温控模型一旦确定，接下来就是确定K、T、τ的值。温控模型中K、T、τ等值的确定方法有以下几种方法：

1、系统辨识法

        设定采集数据的时间间隔，PWM波形的占空比等参数后，记录随时间变化的温度数据（注意：是在开环状态下），温度数据量越多越好，根据测试的数据利用Matlab的系统辨识工具箱进行辨识求得K、T、τ的值。

2、公式计算法1

        对温控系统输入固定占空比的PWM波，以固定时间间隔（比如1s）采集记录温度数据，然后利用两点法计算公式计算出K、T、τ的值。

        K = （y（∞） - y（0））/（Δu）；

        T = 1.5*（t（0.632） - t（0.28））；

        τ = 1.5 * （ t（0.28） - t（0.632）/3）。

注意：（1）、y（0）为室温值，y（∞）温度稳定后的温度值。

            （2）、Δy = y（∞） - y（0）。

            （3）、 t（0.28）为室温升温至y（0） +0.28* Δy的时间值。

            （4）、t（0.632）为室温升温至y（0） +0.632* Δy的时间值。

3、公式计算法2

        原理同公式计算法1，只不过选中缺取的参考点不同，这里选取的参考点是t（0.39）和t（0.632），K的计算公式同公式计算法1，以下是T和τ的计算公式：

        T = 2*（t（0.632） - t（0.28））；

        τ = 2*  t（0.28） - t（0.632）。

三、P、I、D参数的确定

1、Matlab仿真试验法

        通过在Matlab中输入温控模型和建立PID控制模块，然后仿真查看温控的曲线情况确定PID参数。

2、公式计算法

        根据以上测得的温度数据，由Z-N或C-C公式算出PID参数。

3、现场调试法

        根据调试人员对PID参数整定的经验调试PID参数，通过现场PID的控温情况确定PID参数值。

        通过以上三种PID参数整定方法的比较，当然还有其他的有待验证其可行性的PID参数整定方法，个人觉得综合以上三种PID参数整定方法，最好的PID参数整定方法是：先用公式计算法计算出PID参数值，然后在Matlab中验证整定的PID参数情况，最后再根据现场的实际控温情况进行微调，最终确定PID参数的值。

Ⅵ 用PID算法实现温度控制

第一步：把器件等各种实物连上...
第二步：开环，对PWM的控温信号加阶跃（改变PWM的占空比），由输入输出的结果大致得出加热器的数学模型
第三部：由理论公式整定出PID参数
第四部：根据实际结果调节PID以达到你想要的指标

Ⅶ 怎样用PID算法对恒温箱的温度进行控制，求相关的51单片机汇编程序

本设计要求:本温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。设计恒温箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机梁祥进行数字传输，采用了PID控制技术，可以使温度保持在要求的一个困备恒定范围内，配有键盘，用于输入设定温度;配有数码管LED用来显示温度。
技术参数和设计任务:
1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制，实现保持恒温箱在最高温度为110℃。
2、可预置恒温箱温度，烘干过程恒温控制，温度控制误差小于±2℃。
3、预置时显示设定温度，恒温时显示实时温度，采用PID控制算法显示精确到0.1℃。
4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。
5、对升、降温过程没有线性要求。
6、温度检测部分采用DS18B20数字温度汪渣毁传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输
7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成，实现对温度的显示、报警。
需要的话联系用户名扣扣

Ⅷ 温度控制的PID算法的C语言程序

//PID算法温控C语言2008-08-17 18:58
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const
unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
};
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit data1=P1^0;
sbit clk=P1^1;
sbit plus=P2^0;
sbit subs=P2^1;
sbit stop=P2^2;
sbit output=P3^4;
sbit DQ=P3^3;
unsigned char flag,flag_1=0;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比调节参数
unsigned char set_temper=35;
unsigned char temper;
unsigned char i;
unsigned char j=0;
unsigned int s;
/***********************************************************
延时子程序,延时时间以12M晶振为准,延时时间为30us×time
***********************************************************/
void delay(unsigned char time)
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<time;n++)
for(m=0;m<2;m++){}
}
/***********************************************************
写一位数据子程序
***********************************************************/
void write_bit(unsigned char bitval)
{
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ以开始一个写时序*/
if(bitval==1)
{
_nop_();
DQ=1; /*如要写1，则将总线置高*/
}
delay(5); /*延时90us供DA18B20采样*/
DQ=1; /*释放DQ总线*/
_nop_();
_nop_();
EA=1;
}
/***********************************************************
写一字节数据子程序
***********************************************************/
void write_byte(unsigned char val)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
EA=0; /*关中断*/
TR0=0;
for(i=0;i<8;i++) /*写一字节数据，一次写一位*/
{
temp=val>>i; /*移位操作，将本次要写的位移到最低位*/
temp=temp&1;
write_bit(temp); /*向总线写该位*/
}
delay(7); /*延时120us后*/
// TR0=1;
EA=1; /*开中断*/
}
/***********************************************************
读一位数据子程序
***********************************************************/
unsigned char read_bit()
{
unsigned char i,value_bit;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ，开始读时序*/
_nop_();
_nop_();
DQ=1; /*释放总线*/
for(i=0;i<2;i++){}
value_bit=DQ;
EA=1;
return(value_bit);
}
/***********************************************************
读一字节数据子程序
***********************************************************/
unsigned char read_byte()
{
unsigned char i,value=0;
EA=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(read_bit()) /*读一字节数据，一个时序中读一次，并作移位处理*/
value|=0x01<<i;
delay(4); /*延时80us以完成此次都时序，之后再读下一数据*/
}
EA=1;
return(value);
}
/***********************************************************
复位子程序
***********************************************************/
unsigned char reset()
{
unsigned char presence;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ总线开始复位*/
delay(30); /*保持低电平480us*/
DQ=1; /*释放总线*/
delay(3);
presence=DQ; /*获取应答信号*/
delay(28); /*延时以完成整个时序*/
EA=1;
return(presence); /*返回应答信号，有芯片应答返回0,无芯片则返回1*/
}
/***********************************************************
获取温度子程序
***********************************************************/
void get_temper()
{
unsigned char i,j;
do
{
i=reset(); /*复位*/
}while(i!=0); /*1为无反馈信号*/
i=0xcc; /*发送设备定位命令*/
write_byte(i);
i=0x44; /*发送开始转换命令*/
write_byte(i);
delay(180); /*延时*/
do
{
i=reset(); /*复位*/
}while(i!=0);
i=0xcc; /*设备定位*/
write_byte(i);
i=0xbe; /*读出缓冲区内容*/
write_byte(i);
j=read_byte();
i=read_byte();
i=(i<<4)&0x7f;
s=(unsigned int)(j&0x0f);
s=(s*100)/16;
j=j>>4;
temper=i|j; /*获取的温度放在temper中*/
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID));
}
/*====================================================================================================
PID计算部分
=====================================================================================================*/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 积分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error//比例
+ pp->Integral * pp->SumError //积分项
+ pp->Derivative * dError); // 微分项
}
/***********************************************************
温度比较处理子程序
***********************************************************/
compare_temper()
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper)
{
if(set_temper-temper>1)
{
high_time=100;
low_time=0;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<=100)
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time= (100-high_time);
}
}
else if(set_temper<=temper)
{
if(temper-set_temper>0)
{
high_time=0;
low_time=100;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<100)
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0;
low_time= (100-high_time);
}
}
// else
// {}
}
/*****************************************************
T0中断服务子程序，用于控制电平的翻转 ,40us*100=4ms周期
******************************************************/
void serve_T0() interrupt 1 using 1
{
if(++count<=(high_time))
output=1;
else if(count<=100)
{
output=0;
}
else
count=0;
TH0=0x2f;
TL0=0xe0;
}
/*****************************************************
串行口中断服务程序，用于上位机通讯
******************************************************/
void serve_sio() interrupt 4 using 2
{
/* EA=0;
RI=0;
i=SBUF;
if(i==2)
{
while(RI==0){}
RI=0;
set_temper=SBUF;
SBUF=0x02;
while(TI==0){}
TI=0;
}
else if(i==3)
{
TI=0;
SBUF=temper;
while(TI==0){}
TI=0;
}
EA=1; */
}
void disp_1(unsigned char disp_num1[6])
{
unsigned char n,a,m;
for(n=0;n<6;n++)
{
// k=disp_num1[n];
for(a=0;a<8;a++)
{
clk=0;
m=(disp_num1[n]&1);
disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;
if(m==1)
data1=1;
else
data1=0;
_nop_();
clk=1;
_nop_();
}
}
}
/*****************************************************
显示子程序
功能：将占空比温度转化为单个字符，显示占空比和测得到的温度
******************************************************/
void display()
{
unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};
unsigned char disp_num[6];
unsigned int k,k1;
k=high_time;
k=k%1000;
k1=k/100;
if(k1==0)
disp_num[0]=0;
else
disp_num[0]=0x60;
k=k%100;
disp_num[1]=number[k/10];
disp_num[2]=number[k%10];
k=temper;
k=k%100;
disp_num[3]=number[k/10];
disp_num[4]=number[k%10]+1;
disp_num[5]=number[s/10];
disp_1(disp_num);
}
/***********************************************************
主程序
***********************************************************/
main()
{
unsigned char z;
unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0;
unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2};
TMOD=0x21;
TH0=0x2f;
TL0=0x40;
SCON=0x50;
PCON=0x00;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
PS=1;
EA=1;
EX1=0;
ET0=1;
ES=1;
TR0=1;
TR1=1;
high_time=50;
low_time=50;
PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure
spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients
spid.Integral = 8;
spid.Derivative =6;
spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint
while(1)
{
if(plus==0)
{
EA=0;
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(plus==0)
{
set_temper++;
flag=0;
}
}
else if(subs==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;a<102;b++){}
if(subs==0)
{
set_temper--;
flag=0;
}
}
else if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
{
flag=0;
break;
}
EA=1;
}
get_temper();
b=temper;
if(flag_2==1)
a=b;
if((abs(a-b))>5)
temper=a;
else
temper=b;
a=temper;
flag_2=0;
if(++count1>30)
{
display();
count1=0;
}
compare_temper();
}
TR0=0;
z=1;
while(1)
{
EA=0;
if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
disp_1(phil);
// break;
}
EA=1;
}
}
//DS18b20 子程序
#include <REG52.H>
sbit DQ=P2^1; //定义端口

typedef unsigned char byte;
typedef unsigned int word;
//延时
void delay(word useconds)
{
for(;useconds>0;useconds--);
}
//复位
byte ow_reset(void)
{
byte presence;
DQ=0; //DQ低电平
delay(29); //480us
DQ=1; //DQ高电平
delay(3); //等待
presence=DQ; //presence信号
delay(25);
return(presence);
} //0允许，1禁止
//从1-wire 总线上读取一个字节
byte read_byte(viod)
{
byte i;
byte value=0;
for (i=8;i>0;i--)
{
value>>=1;
DQ=0;
DQ=1;
delay(1);

if(DQ)value|=0x80;
delay(6);
}
return(value);
}

//向1-wire总线上写一个字节
void write_byte(char val)
{
byte i;
for (i=8;i>0;i--) //一次写一个字节
{
DQ=0;
DQ=val&0x01;
delay(5);
DQ=1;
val=val/2;
}
delay(5);
}
//读取温度

char Read_Temperature(void)
{
union{
byte c[2];
int x;
}temp;

ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0xBE);
temp.c[1]=read_byte();
temp.c[0]=read_byte();
ow_reset();
write_byte(0xCC);
write_byte(0x44);
return temp.x/2;
}