ПИД-регулятор для программиста/эмбеддера, Помогите новичку разобраться с ПИД регулятором, пожалуйста Опции

[Гость_masterpc_*]

Приветствую всех обитателей этого форума!!! Я зарегистрировался как только нашел в инете такой вот замечательный форум. Я програмист микроконтроллеров, в настоящее время у меня стоит в стопоре проект управления вентиляцией. Суть проблемы в следующем:

Есть LM24A-SR-привод с аналоговым управлением 24 В~, Управляющий сигнал 0…10 В. Управляющий сигнал создает микроконтроллер с помощью ШИМ. Обратной связи привода с МК нет, нужно ориентироваться по напряжению которое выдает МК. Это не критично. Заказчик хочет чтобы был ПИ-регулятор. Прога уже готова, кроме как функции самого ПИ-регулятора. Диапазон от -50 до 125 градусов. Плохо во всем этом то, что я нерублю как написать код для МК для интегральной составляющей. Что еще непонятно как это все с ШИМом связать. результат должен загружаться в регистр сравнения ШИМа. Буду очень благодарен за помощь в составлении алгоритма для данной задачи. Заранее спасибо.

[Гость_masterpc_*]

Приветствую всех обитателей этого форума!!! Я зарегистрировался как только нашел в инете такой вот замечательный форум. Я програмист микроконтроллеров, в настоящее время у меня стоит в стопоре проект управления вентиляцией. Суть проблемы в следующем:

Есть LM24A-SR-привод с аналоговым управлением 24 В~, Управляющий сигнал 0…10 В. Управляющий сигнал создает микроконтроллер с помощью ШИМ. Обратной связи привода с МК нет, нужно ориентироваться по напряжению которое выдает МК. Это не критично. Заказчик хочет чтобы был ПИ-регулятор. Прога уже готова, кроме как функции самого ПИ-регулятора. Диапазон от -50 до 125 градусов. Плохо во всем этом то, что я нерублю как написать код для МК для интегральной составляющей. Что еще непонятно как это все с ШИМом связать. результат должен загружаться в регистр сравнения ШИМа. Буду очень благодарен за помощь в составлении алгоритма для данной задачи. Заранее спасибо.

[LordN]

форум на electronix.ru
поиск по "пид"

[Гость_masterpc_*]

Спасибо большое, уже кое что нарыл там.

[Взводатор]

А не проще ли использовать уже готовый микроконтроллер, лучше программируемый? Для них есть уже готовые блоки.
Неужели Вы всю программу писали на Си или что-то вроде того?

Указанный Вами привод - для воздушных заслонок и только ими Вы не обойдетесь. К тому же такой привод нужен, как правило, в системах с рециркуляцией. Как минимум, нужен еще привод на трехходовой вентиль или сигнал для управления электронагревателем.

Смущает указанный диапазон темпереатур для системы вентиляции - -50..125°С - слишком широк, особенно сверху.

В принципе, отсележивать положение привода и не нужно - нужно отслеживать значение регулируемой температуры и по ее отклонению принимать решения.

Задание для ШИМ должен выдавать ПИ-регулятор. Тут все просто - на вход подается нужное значение напряжения, на выходе должна быть необходимая скважинность.

С уважением Взводатор.

[ttt]

Буду очень благодарен за помощь в составлении алгоритма для данной задачи.

Можно реализовать вычисление по формуле одного из производителей свободно программируемых контроллеров для HVAC, например ТАС.

[Гость_masterpc_*]

Может быть я неправильно сформулировал вопрос. данный привод может крутить как и клапан так и заслонку. Привод будет стоять один на такое устройство. В общем что заказывал заказчик то и делал. А прибор полностью разработал сам, от схемы и платы до программы, если кому нужно что-то подобное разработать, то обращайтесь.
А диапазон можно уменьшить пользователем, просто датчик может работать в таком диапазоне.
Ни как не вьеду как на Си написать формулу ПИ регулятора для ШИМа. Вот в этом моя проблема.

[LordN]

Ни как не вьеду как на Си написать формулу ПИ регулятора для ШИМа. Вот в этом моя проблема.

так что, на электрониксе этот кусок кода Вы не нашли что ли?

[Взводатор]

На Си не подскажу, а в FBD простейший ШИМ без накопления выглядит так.
Pulse - выдает импульс длительностью pl при поступлении фронта на вход t.

С уважением Взводатор.

Прикрепленные файлы

 wim.GIF ( 6,37 килобайт ) Кол-во скачиваний: 55

 

[LordN]

ПИ-алгоритм

Код

    error[0] = tmprSet - themp;    //    ошибка.

    // Интегральная составляющая.
    I += (error[0] + error[1]) / (2 * tauInt); // метод трапеций

    // Ограничитель интеграла    
    if(I < 0) I = 0;
    else if(I > zoneProp) I = zoneProp;

 //    полный сигнал
    summ = (error[0] + I) / zoneProp;

    error[1] = error[0];

    //    Ограничитель  полного сигнала
    if(summ <= 0)    summ = 0;
    else if(summ >= 1)    summ = 1;

все переменные float или double

[ttt]

Есть LM24A-SR-привод с аналоговым управлением 24 В~, Управляющий сигнал 0…10 В. Управляющий сигнал создает микроконтроллер с помощью ШИМ

У Вас есть аналоговый выход 0-10В?
Вы можете из программы установить напряжение на этом выходе от 0 до 10В?

[Lex]

To masterpc

Если не секрет, сколько в итоге стоит разработанный прибор и инжиниринг (разработка схемы и программа). Просто интересно, стоит ли овчинка выделки, даже в сравнении с овном...

[Гость_masterpc_*]

У Вас есть аналоговый выход 0-10В?
Вы можете из программы установить напряжение на этом выходе от 0 до 10В?

Легко

Добавлено - 15:28

To masterpc

Если не секрет, сколько в итоге стоит разработанный прибор и инжиниринг (разработка схемы и программа). Просто интересно, стоит ли овчинка выделки, даже в сравнении с овном...

от 500 у.е

[Гость_masterpc_*]

ПИ-алгоритм

Код

    error[0] = tmprSet - themp;    //    ошибка.

    // Интегральная составляющая.
    I += (error[0] + error[1]) / (2 * tauInt); // метод трапеций

    // Ограничитель интеграла    
    if(I < 0) I = 0;
    else if(I > zoneProp) I = zoneProp;

 //    полный сигнал
    summ = (error[0] + I) / zoneProp;

    error[1] = error[0];

    //    Ограничитель  полного сигнала
    if(summ <= 0)    summ = 0;
    else if(summ >= 1)    summ = 1;

все переменные float или double

Спасибо большое, сегодня вечером попробую. сейчас занят другим проектом

[ttt]

Легко

Тогда зачем ШИМ?
Считайте по формуле, коих много. Все они - упрощенная форма диф.-инт уравнений с разной степенью точности. Имеете текущую ошибку, имеете ошибку за предыдущий цикл, имеете предыдущее значение ПИ, высчитываете текущее значение ПИ, записываете его в аналоговый выход.

У меня не получается выложить здесь формулу от ТАС. Я в свое время делал по ней для другого контроллера.

Ув. Взводатор. Выложите ему хелп по PIDA. Я не умею.

[Гость_masterpc_*]

Тогда зачем ШИМ?
Считайте по формуле, коих много. Все они - упрощенная форма диф.-инт уравнений с разной степенью точности. Имеете текущую ошибку, имеете ошибку за предыдущий цикл, имеете предыдущее значение ПИ, высчитываете текущее значение ПИ, записываете его в аналоговый выход.

У меня не получается выложить здесь формулу от ТАС. Я в свое время делал по ней для другого контроллера.

А ШИМ нужен как раз для того чтобы делать аналоговый выход. Для этого мне нужно загружать число от 0 до 255 чтобы получить сигнал на аналоговом выходе от 0 до напряжения питания. Можно и больше 10В. Схема реализации аналогового выхода прилагается:

Прикрепленные файлы

 Analog_Out.JPG ( 6,41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 11

 

[LordN]

сегодня вечером попробую

забыл добавить..

tauInt - это уже безразмерное время, отнесённое ко времени квантования, т.е. = TauInt / tauQuant. TauInt - уставка постоянной интегрирования.

будете прикручивать Д-часть, учтите, что её надо фильтровать, хотябы экспоненциальным фильтром, иначе будет сильно шуметь... ну, вобщем там много всяких вычислительных фокусов и тонкостей. запустите в "железо", поймёте о чем я...

[Взводатор]

Ув. Взводатор. Выложите ему хелп по PIDA. Я не умею.

Я тоже

Получилось только из старого хелпа сделать на скору руку html страничку. Завтра на работе посмотрю - должны быть pdf и на русском языке.

С уважением Взводатор.

PS: файл заменен на вытяжку из pdf документации. Как и обещано, на русском.

Сообщение отредактировал Взводатор - 2.3.2007, 10:20

Прикрепленные файлы

 PIDA__PIDI.pdf ( 345,76 килобайт ) Кол-во скачиваний: 351

 

[Alex_]

To masterpc

Если не секрет, сколько в итоге стоит разработанный прибор и инжиниринг (разработка схемы и программа). Просто интересно, стоит ли овчинка выделки, даже в сравнении с овном...

от 500 у.е

masterpc глупый вопрос:
ЗАЧЕМ ВСЕ ЭТО НУЖНО.
Купите готовый контроллер с зашитой программой.

[Гость_masterpc_*]

To masterpc

Если не секрет, сколько в итоге стоит разработанный прибор и инжиниринг (разработка схемы и программа). Просто интересно, стоит ли овчинка выделки, даже в сравнении с овном...

от 500 у.е

masterpc глупый вопрос:
ЗАЧЕМ ВСЕ ЭТО НУЖНО.
Купите готовый контроллер с зашитой программой.

Насмешил!!!
Я ж разработчик а не пользователь данного девайса. Сей прибор планируться в производство отправить, а мне вообще все равно, что с ним дальше будет, пусть хоть на помойку викинут. Заказали разработку вот я и разработал. Работа моя такая. А за меньше никакой инженер не станет ничего разрабатывать.

[Гость_masterpc_*]

ПИ-алгоритм

Код

    error[0] = tmprSet - themp;    //    ошибка.

    // Интегральная составляющая.
    I += (error[0] + error[1]) / (2 * tauInt); // метод трапеций

    // Ограничитель интеграла    
    if(I < 0) I = 0;
    else if(I > zoneProp) I = zoneProp;

 //    полный сигнал
    summ = (error[0] + I) / zoneProp;

    error[1] = error[0];

    //    Ограничитель  полного сигнала
    if(summ <= 0)    summ = 0;
    else if(summ >= 1)    summ = 1;

все переменные float или double

Попробовал код, который вы мне дали, все заработало. Моей ошибкой было то, что я не ограничивал выход результата за пределы (0-1). Нужно теперь с коэффициентами поиграться.
Пока смотрел только осцилографом, да пальцами датчик грел. Картина следующая, если температура не меняеться, то сигнал растет до максимума, стоит немного подогревать датчик и виден процесс регулирования. Это конечно все еще нужно будет в рабочих условиях гонять.

И еще вопрос, мне непонятно следующее:

"tauInt - это уже безразмерное время, отнесённое ко времени квантования, т.е. = TauInt / tauQuant. TauInt - уставка постоянной интегрирования."

Как мне использовать в данном коде tauQuant?

[LordN]

Как мне использовать в данном коде tauQuant?

tauQuant - это, по сути, кол-во вызовов функции Регулятор в секунду.
TauInt - уставка постоянной врем.интегрирования, секунды. (это если тауквант считаем за секунду, а если за минуту - то уставку тож следует считать в минутах и т.д.)

теория тут http://atm.h1.ru/root/theory/theory33.html
пользуйте формулу 3.2

[Взводатор]

Я ж разработчик а не пользователь данного девайса. Сей прибор планируться в производство отправить, а мне вообще все равно, что с ним дальше будет, пусть хоть на помойку викинут. Заказали разработку вот я и разработал. Работа моя такая. А за меньше никакой инженер не станет ничего разрабатывать.

Грустно.
Сдается мне, что судьба устройства тоже будет безрадостной.

masterpc, Вы хоть представляете, что у Вас впереди еще отладка всей программы в реальных условиях и создание (или ожидание) всех этих условий? Мы к нашей нынешней программе шли года 2, при том, что был уже рабочий прототип, приточек у нас смонтировано достаточно и можно было за ними регулярно наблюдать. Вот и сейчас переходим на следующую версию, которая, правда, не так радикально отличается от текущей, как предшественница. И процесс этот постоянен. Не думаю, что Вам сразу удастся написать универсальный вариант.

Файл в предыдущем моем сообщении заменен на вытяжку из pdf документации. Как и обещано, на русском - http://www.abok.ru/index.php?act=A...e=post&id=94818 .

С уважением Взводатор.

[LordN]

Вы хоть представляете, что у Вас впереди еще отладка всей программы в реальных условиях и создание

врядли он щас представляет в какой геморр ввязался

[Гость_masterpc_*]

Вы хоть представляете, что у Вас впереди еще отладка всей программы в реальных условиях и создание

врядли он щас представляет в какой геморр ввязался

Настройка прибора и тестирование в договор не входит. Это будет делать заказчик. Если ему нужно будет что-то поправить в программе, я сделаю. А гонять прибор в реальных условиях буду не я.

[LordN]

Настройка прибора и тестирование в договор не входит

ну тогда жить проще...

[Lex]

ну тогда жить проще... wink.gif

да нет... ни заказчику, ни разработчику....
один задолбается, другого задолбают.

[Гость_masterpc_*]

да нет... ни заказчику, ни разработчику....
один задолбается, другого задолбают.

А че задолбают, то? Одно дело кусок проги поменять, другое сидеть сутками прибор настраивать.
Вообще что-то тема перешла в другое русло

[Alex_]

Ну да, в русло ИЗОБРЕТАНИЯ ВЕЛОСИПЕДА...
Каждый второй заказчик видя буржуйский контроллер за $$$$, тут же вопит: ЗА ЧТО!!!
У меня, дескать, комп дома супернавороченный дешевле стОит. А тут какая-то коробочка.
И насколько велик соблазн "коробочку" самому замастырить, настолько же идет недооценка возможных проблем
masterpc, у Вас еще все впереди...

По-делу: посмотрите отечественные разработки, да хоть тот же ОВЕН
(соседняя ветка)

[Гость_masterpc_*]

По-делу: посмотрите отечественные разработки, да хоть тот же ОВЕН

На счет ОВЕН, я на их сайте статейку почитал, там в формуле ПИДа логарифм, кто-то может объяснить насколько это правильно?

[LordN]

там в формуле ПИДа логарифм

дайте-ка прямую ссылку на неё, я что-то не нашел..

[Гость_masterpc_*]

там в формуле ПИДа логарифм

дайте-ка прямую ссылку на неё, я что-то не нашел..

Вот ссылка: http://www.owen.ru/documents/aip/files/number5.zip

А вот цитата:

Отметим, что значение регулируемой величины Х никогда не достигнет задания U. Образуется, так называемая статическая ошибка: d (см. рис. 2). Действительно, при приближении температуры воды Х к заданию U постепенно уменьшается подаваемая мощность Y, т.к. Y=К·(U-X). Но теплота, рассеиваемая в окружающую среду, увеличивается, и равновесие наступит при Y = K·d и d не достигнет 0, т.к. если d будет равно 0, то и Y=0 и Х=0. Таким образом на выходе регулятора устанавливается некоторое значение Y=K·d , которое приводит регулируемую величину Х в состояние отличное от задания. Чем больше К, тем меньше d. Однако при достаточно большом К САР и объект могут перейти в автоколебания. Этот предельный коэффициент усиления определяется соотношением наклона разгонной кривой R и транспортным запаздыванием to объекта: Kmax = 2/(R·to) (см. рис. 2).
В ряде случаев, при малом транспортном запаздывании, статическая ошибка находится в необходимых пределах, поэтому П-регуляторы находят некоторое применение. Для устранения статической ошибки d при формировании выходной величины Y вводят интегральную составляющую отклонения от задания:
Y = K·(U-X) + In(U-X)/Ti ,
где Тi - постоянная интегрирования.
Таким образом, чем больше время, в течение которого величина Х меньше задания, тем больше интегральная составляющая, тем больше выходной сигнал. Регулятор с таким законом формирования выходного сигнала называется пропорционально-интегральным ПИ-регулятором.
В установившемся режиме (d=0) в интеграторе содержится величина In/Т, которая равна выходной мощности, требуемой для получения необходимой Х. Таким образом интегратор как бы находит статический коэффициент передачи объекта. Для достижения установившегося режима в интеграторе требуется достаточно большее время. Поэтому ПИ-регулятор можно применять в случае, когда и внешние воздействия достаточно медленные.
В случае резких изменений внешних и внутренних факторов (например, налили холодной воды в бак или резко изменили задание) ПИ-регулятору требуется время для компенсации этих изменений.
Для ускорения реакции САР на внешние воздействия и изменения в задании в регулятор вводят дифференциальную составляющую D(U-X):
Y = K·(U-X) + In(U-X)/Ti+Тd·D(U-X), где Тd - постоянная дифференцирования. Чем быстрее растет Е, тем больше D(U-X). Регулятор с таким законом управления называется ПИД-регулятором. Подобрав для конкретного объекта К ,Тi и Td можно оптимизировать качество работы регулятора: уменьшить время выхода на задание, снизить влияние внешних возмущений, уменьшить отклонение от задания. При очень большом Тi регулятор очень медленно выводит объект на задание. При малом Тi происходит перерегулирование, т.е. регулируемый параметр Х проскакивает задание (рис.7), а затем сходится к нему. Ниже описаны методики настройки регуляторов, т.е. расчет коэффициентов в зависимости от динамических свойств объекта. Без настройки ПИ-регулятор может обладать худшим качеством работы, чем даже Т-регулятор. Приведем передаточные функции П-, ПИ- и ПИД-регуляторов, принятые в теории автоматического управления.
Пропорциональный регулятор – П: y = К(u -x), т.е. в обратную связь заводится отклонение от уставки. Пропорционально-Интегральный – ПИ: y = (u-x)( Kp + /pTi) , т.е. в обратную связь заводится также интеграл от отклонения, это позволяет избежать статической ошибки.
Пропорционально-Интегрально- Дифференциальный – ПИД:
y = (u-x)·( Kp + 1/pTi + p·Td ), т.е. в обратную связь заводится также производная отклонения, это позволяет улучшить динамические характеристики регулятора.

[LordN]

In(U-X)/Ti

вы вот это логарифмом назвали? да нет же, эт не логарифт ни какой, In - так обозначили интеграл от ошибки = U-X, Ti - это tauInt

[Гость_masterpc_*]

In(U-X)/Ti

вы вот это логарифмом назвали? да нет же, эт не логарифт ни какой, In - так обозначили интеграл от ошибки = U-X, Ti - это tauInt

Семен Семеныч Блин, как я раньше смотрел, все время видел там логарифм.