PID控制原理及编程方法

（式 1－1）
e(t) 作为 PID 控制的输入，u(t) 作为 PID 控制器的输出和被控对象的输入。所以模拟 PID 控制器的
控制规律为
∫ u(t) = Kp[e(t) + 1
t
e(t)dt
+
Td
de(t ) ]
Ti 0
dt
（式 1－2）
其中： Kp ―― 控制器的比例系数 Ti －－ 控制器的积分时间，也称积分系数 Td ―― 控制器的微分时间，也称微分系数
3 软件说明............................................................................................................................................. 8 3.1 软件说明..................................................................................................................................... 8 3.2 档案构成..................................................................................................................................... 8 3.3 DMC界面.................................................................................................................................... 8 3.4 子程序说明................................................................................................................................. 9
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1 模拟PID控制 ...................................................................................................................................... 1 1.1 模拟PID控制原理 ...................................................................................................................... 1
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1 模拟 PID 控制
PID 调节控制做电机速度控制
将偏差的比例（Proportion）、积分（Integral）和微分（Differential）通过线性组合构成控制量， 用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称 PID 控制器。
1.1 模拟 PID 控制原理
在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是 PID 控制。为了说明控制器的工作原理，先看
一个例子。如图 1－1 所示是一个小功率直流电机的调速原理图。给定速度 n0 (t) 与实际转速进行比 较 n(t) ，其差值 e(t) = n0 (t) − n(t) ，经过 PID 控制器调整后输出电压控制信号 u(t) ， u(t) 经过功
率放大后，驱动直流电动机改变其转速。
n0(t) ＋
e(t)
4 程序范例........................................................................................................................................... 16 4.1 DEMO程序 ............................................................................................................................... 16 4.2 程序流程与说明 ....................................................................................................................... 19 4.3 中断子流程与说明 ................................................................................................................... 20
u(t)
PID控制器
直流电机
－
n(t)
图 1－1 小功率直流电机调速系统
常规的模拟 PID 控制系统原理框图如图 1－2 所示。该系统由模拟 PID 控制器和被控对象组成。
图中， r(t) 是给定值， y(t) 是系统的实际输出值，给定值与实际输出值构成控制偏差 e(t)
e(t) = r(t) − y(t)
2 数字PID控制 ...................................................................................................................................... 3 2.1 位置式PID算法 .......................................................................................................................... 3 2.2 增量式PID算法 .......................................................................................................................... 4 2.3 控制器参数整定 ......................................................................................................................... 4 2.3.1 凑试法........................................................................................................................... 5 2.3.2 临界比例法................................................................................................................... 5 2.3.3 经验法........................................................................................................................... 5 2.3.4 采样周期的选择........................................................................................................... 6 2.4 参数调整规则的探索 ................................................................................................................. 6 2.5 自校正PID控制器 ...................................................................................................................... 7
7 参考文献........................................................................................................................................... 26
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6 实验测试........................................................................................................................................... 22 6.1 响应曲线................................................................................................................................... 22
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5 MCU使用资源 ................................................................................................................................. 21 5.1 MCU硬件使用资源说明.......................................................................................................... 21