预测式反馈式PID,实际上就是经典的增量PID去去"D"项的结果,也就是PI控制,只是它的恩路与原来的有一些不一样的地方

本帖最后由 coleyao 于 2012-10-7 09:18 编辑

eddia2012 发表于 2012-10-6 10:54
预测式反馈式PID,实际上就是经典的增量PID去去"D"项的结果,也就是PI控制,只是它的恩路与原来的有一些不一样 ...

   呵呵，你说的是线性预测（函数近似y=x0+x*y')，从实际控制效果上来说是与PI控制一样的，但物理意义不一样了。
  如果是非线性预测（函数近似y=x0+x*y'+0.5*x*x*y''+...），那么实际上预测式负反馈比PID更全面，只是更高阶的预测效果会不会更好，有没有必要，倒是一个值得探索的问题。。。。

eddia2012 发表于 2012-10-7 17:42
楼主的这个思路很好，我现在完全理解了它的妙处，这个比PID要好调些，理论上可以做到不超调，这点是很重要 ...

Pre(K)  的确定，请参考我的另一个帖子：http://www.amobbs.com/thread-5484520-1-1.html  。

这是本人按照公式写的一个增量式PID的程序，和测试程序，不知正确与否，恳请懂的人指出错误和建议。
想用在小车直流电机的控制上来，直流电机上有挡光片测速。MCU PWM调节转速。

按照推荐的调节PID的步骤，先将Ki=Kp*T/Ti置位0，将Kd=Kp*Td/T=0，当作纯比例控制器来调节，
因此让Ti=10000000.0（足够大就行，让Ki接近0），Td=0。此时A=Kp，B=-Kp；C=0；
增量计算（根据后面的程序改的伪代码）：
        e_0 = Set - Get;//目标值-本次测量值
        delta = A*e_0 + B*e_1 + C*e_2 = Kp(e_0 - e_1) ;
        e_2 = e_1;
        e_1 = e_0;
        out += delta;
那么，按照以上推导，在纯比例控制中，增量=Kp*(前两次误差的差值);
我的疑问是：
        假设目标值是100，初始状态e_0=0，e_1=0；
        时刻1测量值是10，那么误差就是90，e_0=90，e_1=0；那么delta增量会有一个值，同时实际输出量out也有一个值
        如果时刻2测量值还是10，那么e_0=90，e_1=90； Kp(e_0 - e_1) =0；delta增量=0，此时out不增加。
        试想，当输出量out还不足以驱动电机或者电机被负载堵转时，误差恒定不变，但是delta却等于0，输出out不变，电机也不会增加力矩，这似乎有悖我们控制电机转速的初衷。

以上是我的理解，不知道正确么,恳请大家指导。

/************************************************************************/
#include <math.h>

#define Kp   (1.0)                //PID调节的比例常数
#define Ti   (10000000.0)       //PID调节的积分常数
#define Td   (0.0)              //PID调节的微分时间常数
#define T    (0.1)              //采样周期

#define AA  (Kp * (1 + (T / Ti) + (Td / T)))   //A
#define BB   ((-Kp) * (1+(2 * Td / T)))        //B
#define CC   (Kp * Td / T)                    //C

//误差的阀值，小于这个数值的时候，不做PID调整，避免误差较小时频繁调节引起震荡
#define Emin 3

//调整值限幅，防止积分饱和
#define Umax 20
#define Umin -20

//输出值限幅
#define Pmax 245
#define Pmin 0


typedef struct PID
{
        int Set;  //目标值
        int Get;  //当前测量值

        int e_1;
        int e_2;
        
        double A;
        double B;
        double C;
        
        int delta;
        int out;
}PID_t;


void pid_init(PID_t * pPID);
void pid_ctrl(PID_t * pPID);


void pid_init(PID_t * pPID)
{
        pPID->Set = 0;
        pPID->Get = 0;
        pPID->e_1 = 0;
        pPID->e_2 = 0;
        pPID->delta = 0;
        pPID->out = 0;
        
        pPID->A=AA;
        pPID->B=BB;
        pPID->C=CC;
}


void pid_ctrl(PID_t * pPID)
{

        int e_0 = pPID->Set - pPID->Get;//求差值
        
        pPID->delta = (int)(pPID->A*e_0 + pPID->B*pPID->e_1 + pPID->C*pPID->e_2);
        pPID->e_2 = pPID->e_1;
        pPID->e_1 = e_0;
        pPID->out += pPID->delta;
}


PID_t PID_A;

void main(void)
{
        int i;
        pid_init(&PID_A);
        
        printf("Kp=%f,Ki=%f,Kd=%f ",Kp,(Kp*T/Ti),(Kp*Td/T));
        printf("A=%f,B=%f,C=%f ",AA,BB,CC);

        printf("input the set val ");
        scanf("%d",&PID_A.Set);
        printf("Set=%d ",PID_A.Set);


        while(1){
                scanf("%d",&PID_A.Get);
                pid_ctrl(&PID_A);
                printf("get=%8d ",PID_A.Get);
                printf("delta=%8d, out=%8d ",PID_A.delta,PID_A.out);
                printf("e_1  =%8d, e_2=%8d ",PID_A.e_1,PID_A.e_2);
        
        }        
        printf("leave");
}

大家都好好算吧，算好了，我用就行了，呵呵