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pid的算法功能块

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pid的算法功能块

一、引言

PID（Proportional-Integral-Derivative）算法是一种经典的控制算法，广泛应用于工业自动化领域。它根据系统的实际输出与期望输出之间的差异，通过比例、积分和微分三个功能块的组合，来实现对系统的精确控制。本文将深入探讨PID算法的三个功能块，并分析其原理和应用。

二、比例控制

比例控制是PID算法的第一个功能块，它根据系统实际输出与期望输出之间的差异，按照一定的比例关系来调整控制器的输出。比例控制的作用在于保持系统的快速响应和稳定性。当实际输出与期望输出之间的差异较大时，比例控制会给予较大的调整输出，快速消除这一差异；而当差异较小时，比例控制会给予较小的调整输出，保持系统的稳定。

三、积分控制

积分控制是PID算法的第二个功能块，它根据系统实际输出与期望输出之间的积分差异，按照一定的比例关系来调整控制器的输出。积分控制的作用在于消除系统的静态误差。当实际输出与期望输出之间的积分差异较大时，积分控制会给予较大的调整输出，逐渐减小这一差异；而当差异较小时，积分控制会给予较小的调整输出，保持系统的稳定。

四、微分控制

微分控制是PID算法的第三个功能块，它根据系统实际输出与期望输出之间的微分差异，按照一定的比例关系来调整控制器的输出。微分控制的作用在于抑制系统的过度振荡。当实际输出与期望输出之间的微分差异较大时，微分控制会给予较大的调整输出，抑制系统的振荡；而当差异较小时，微分控制会给予较小的调整输出，保持系统的稳定。

五、PID算法的应用

PID算法在工业自动化领域有着广泛的应用，如温度控制、压力控制、流量控制等。以温度控制为例，当实际温度与期望温度之间存在差异时，比例控制会根据差异的大小调整加热功率的大小；积分控制会根据差异的积分值调整加热功率的持续时间；微分控制则根据差异的变化率调整加热功率的变化速率。通过这三个功能块的组合，PID算法能够实现对温度的精确控制，使其稳定在期望值附近。

六、PID算法的优缺点

PID算法具有简单、易于实现的优点，并且能够适应不同类型的系统。然而，PID算法也存在一些缺点。首先，PID算法的参数调整比较困难，需要根据具体的系统特性进行调试。其次，PID算法在面对非线性系统或系统参数变化较大时，可能会导致性能下降。因此，针对不同的应用场景，可能需要使用其他更加复杂的控制算法。

七、结论

PID算法作为一种经典的控制算法，具有广泛的应用价值。通过比例、积分和微分三个功能块的组合，PID算法能够实现对系统的精确控制。在实际应用中，需要根据具体的系统特性和需求进行参数调整和优化，以达到最佳的控制效果。随着工业自动化的发展，PID算法将继续在各个领域发挥重要的作用。

合集下载

温度PID功能块说明

温度PID功能块说明

CP1H-FB-PID OMRON 2015090601

温度PID功能块说明

功能块介绍：

功能块集成了PIDAT和TPO指令，将输入值经过PID运算后，以脉冲输出方式对外部加热设

备进行控制。

功能块截图：

CP1H-FB-PID OMRON 2015090601

参数说明： 输入参数：

名称 类型 有效范围 初始值 说明

EN BOOL 0、1 功能块使能,1为使能

PV INT -32768～32767 检测输入值

SV INT -32768～32767 0 设定值

Maximum INT Min～32767 32767 最大设定值

Minimum INT -32768～Max -32768 最小设定值

Start_AT BOOL 0、1 0 0→1：执行自整定

Stop_AT BOOL 0、1 0 0→1：停止自整定

Controll_

Period WORD 0064～270F hex

(1.00～99.99秒)

注：1S不是0001 hex，而是

0064 hex 0064（hex） 输出点R的控制周期 例：选择0064(hex),则以1s为周

期，控制ON/OFF在1s内的比例。

In_P INT 1～270F hex PID的P值(修改时使用)

In_I INT 1～1FFF hex PID的I值(修改时使用)

In_D INT 0～1FFF hex PID的D值(修改时使用)

Change BOOL 0、1 0 需要手动修改PID值时将该位置

1。

EN_Output BOOL 0、1 0 输出点R的使能条件，0→1：执

行输出。执行功能块时请开启。

输出参数：

名称 类型 有效范围 说明

AT_Status BOOL 0、1 0：未在自整定/自整定完成

1：自整定中

1→0：自整定完成

R BOOL 0、1 以ON/OFF的形式对外部控制器

进行控制。ON/OFF的比例由功能

块进行控制。周期由

PID算法完全讲解

PID算法完全讲解

PID算法完全讲解

#include <>

typedef unsigned char uChar8;

typedef unsigned int uInt16;

typedef unsigned long int uInt32;

sbit ConOut = P1^1; //加热丝接到口

typedef struct PID_Value

{

uInt32 liEkVal[3]; //差值保存，给定和反馈的差值

uChar8 uEkFlag[3]; //符号，1则对应的为负数，0为对应的为正数

uChar8 uKP_Coe; //比例系数

uChar8 uKI_Coe; //积分常数

uChar8 uKD_Coe; //微分常数

uInt16 iPriVal; //上一时刻值

uInt16 iSetVal; //设定值

uInt16 iCurVal; //实际值

}PID_ValueStr;

PID_ValueStr PID; //定义一个结构体，这个结构体用来存算法中要用到的各种数据

bit g_bPIDRunFlag = 0; //PID运行标志位，PID算法不是一直在运算。而是每隔一定时间，算一次。

/* ********************************************************

/* 函数名称：PID_Operation()

/* 函数功能：PID运算

PLC程序,PID调节中的PID和PWM功能块,掌握PID控制器调节属性、P调节的计算公式

PLC程序,PID调节中的PID和PWM功能块,掌握PID控制器调节属性、P调节的计算公式

PID和PWM 功能块

分享主题 PID控制器和PWM脉宽调制 分享人

分享时间

教学目标 掌握PID控制器调节属性、P调节的计算公式

掌握PWM脉宽调制计算公式

教学重点 理解机组PID调节的程序段

内容

1. PID功能块

1.1. 此功能块生在程序中成一个 PID 控制器，PID控制器的系统偏差 ERR 由引用变量

SP 和受控变量 PV 之间的差值得出

1.2. PID 控制器带有独立 gain、ti、td 设置

1.3. 可以分别启用 P、I 和 D 组件

1.4. 功能块表现形式

在 ST 中的表示形式：

PID_Instance (SP:=ReferenceVariable, PV:=ControlledVariable,

MODE:=OperatingModes, PARA:=Parameter, FEED_FWD:=Disturbance,

YMAN:=ManualManipulatedValue, Y:=ManipulatedVariable,

ERR=>SystemDeviation, STATUS=>StatusOfOutput_Y) ;

1.5.

参数介绍

1.6.

计算公式

1.7. LCU程序中参数介绍

(* 有功调节参数 MAN *)

p_mode.en_p:=1;

p_mode.en_i:=0;

p_mode.en_d:=0;

p_para.gain:=5.0;

p_para.ti:=t#20s;

p_para.td:=t#2s;

p_para.ymax:=600.0;(* 建议同有功最大值 *)

p_para.ymin:=0.0-p_para.ymax;(* 建议同负有功最大值 *)

2. PWM功能块

2.1. 此功能作用是将模拟量信号转换为数字输出信号

2.2. 应用举例：关于传动装置驱动器的常规信息 ，通常二进制传动装置驱动器由两个二进制信号 Y_POS 和 Y_NEG 执行。 在电机上输出 Y_POS 相当于信号"顺时针旋转"，输出 Y_NEG 相当于信号"逆时针旋转"

GE PID使用中文说明以及例子

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LD 功能块 控制功能块

PID — 3部分之第1部分

概述 | 操作数 | 参考地址数组参数 | 运算 | 设置用户参数 | 示例 | CPU 支持

概述

比例积分微分(PID)控制功能是一个用来做闭环过程控制的一个通用的算法。当它通过一个触点接收到能量流时，PID 功能块会对比

过程变量(PV) 反馈和需要的过程设置点(SP)，并通过偏差来更新一个控制量(CV)。此功能块使用PID闭环增益和存储在参考地址数

组中的40个字的其他参数来在期望的时间内完成PID运算。所有的参数都是16位的字来同16位的模拟量过程变量兼容。这就允许使

用%AI寄存器来存储输入过程变量和用%AQ来存储输出控制变量。

由于是一个按比例的16位整型数, 许多参数都必须被定义为或是 PV 数量或单位,或是CV数量或单位。比如, SP输入必须被调整为

和PV同样的范围因为PID块计算的是这两个输入之间的偏差。 PV 和 CV的数量可以是-32768 或 0 到 +32767, 匹配模拟量的

比例，或是从 0 到 10000, 来显示变量为从0.00% 到100.00%。PV和CV数量不必有同样的比例 ,因为调整系数包括在了PID增

益中。

当功能块完成且没有计算错误时，能量流输出就会得电。 只要有至少一个计算错误存在, 就没有能量流输出。

注意: PID 不能比每10毫秒执行一次执行的更频繁。 如果你设置它每个扫描都执行且扫描时间小于10毫秒时就会改变你的结果。在

这种情况下，PID 不会运行直到有足够的扫描周期累加占用时间有10毫秒为止。比如, 如果扫描时间是9毫秒, PID就会每隔一个扫描

执行一次，这样每次它执行的时候就已经占用了18 毫秒。

操作数

操作数 数据类型 内存区域 描述

40个字的一维数组空间

SP INT型 变量或常量; 长度

为16或更大的BOOL 型

数组 (限制使用)

PV INT型变量; 长度为16或

更大的BOOL 型数组 (限制使用)