[-=Женек=- 0]

Друзья, помогите с натройкой PID-регулятора.  Хотя тут наверное проблема не в настройке коэффициентов, а в самом коде. Работает он в печке, которая горячо обсуждалась в соседней теме. Забегая вперед, скажу, что термопрофиль она держит прекрасно. Но есть одно но.

 

Мощность нагревателя  у меня регулируется от 1 до 100.  С шагом в 1.   А регулятор выдает значения кратные 10-ти, то есть при его настройках он способен выдать всего 10 значений

Стал настраивать, начал, как полагается с коэффициента P.

Температура смогла "угнаться" за графиком только тогда, когда я поставил коэффициент P=10. При этом никогда не было необходимости во включении печки на полную мощность - максимум 50%.

Если ставить скажем 3, то картина такая 

 

Если же ставить P=10, то, повторюсь, все нормально, однако регулятор выдает значения в диапазоне от 0 до 100 с шагом 10.

То есть 0,10,20,30,40...

И когда идеальным значением, к примеру было бы 5 - регулятор попеременно выдает 10 и 0.  В виду температурной инерции это на конечный результат не влияет, но лампы мигают.

Что не так?

 

 

Код (не мой)

/************************************************************************/
/* AVR PID Library source file                                          */
/* @author Gazizov A.T. [email protected]                                  */
/************************************************************************/
#include "stdint.h"
#include "pid.h"

/** Structure for storing PID data between calculations */
typedef struct PID_DATA {
  int16_t lastProcessValue;
  int32_t integralTerm;
  double kp;
  double ki;
  double kd;
  int16_t MAX_OUT;
  int16_t MIN_OUT;
} pidData_t;

struct PID_DATA pidData;

/* PID controller initialization. Should be called only once.
 *  @param kp - proportional coefficient.
 *  @param ki - integral coefficient.
 *  @param kd - differential coefficient. 
 */
void pid_Init(double kp, double ki, double kd)
{
  pidData.integralTerm     = INITIAL_INTEGRAL_TERM;
  pidData.lastProcessValue = INITIAL_PROCESS_VALUE;
  pid_setParams(kp, ki, kd);
  pid_setOutputLimits(DEFAULT_MIN_OUT, DEFAULT_MAX_OUT);
}

/* Main PID controller function. It should be called regularly, each SAMPLE_TIME sec.
 * @param setPoint - level desired at output of the control object.
 * @param processValue - level obtained from the control object.
 * @returns input to control object.
 */
double pid_Controller(int16_t setPoint, int16_t processValue)
{
  double error, p_term, d_term;
  double out;

  error = setPoint - processValue;

  pidData.integralTerm += pidData.ki * error;
  if (pidData.integralTerm > pidData.MAX_OUT) {
    pidData.integralTerm = pidData.MAX_OUT;
	out = pidData.MAX_OUT;
  } else {
	d_term = pidData.kd * (processValue - pidData.lastProcessValue);
	p_term = pidData.kp * error;
	out = (p_term + pidData.integralTerm - d_term);
	if (out > pidData.MAX_OUT) {
		out = pidData.MAX_OUT;
		} else if (out < pidData.MIN_OUT){
		out = pidData.MIN_OUT;
	}
  }
  pidData.lastProcessValue = processValue;
  
  return out;
}

/** Restricts PID controller output.
 *  @param Min - minimal allowed output value.
 *  @param Min - maximal allowed output value.
 */
void pid_setOutputLimits(int16_t Min, int16_t Max)
{
	if(Min > Max) return;
	pidData.MIN_OUT = Min;
	pidData.MAX_OUT = Max;
}

/** Set PID controller params with consideration of sampling time.
 *  @param Kp - proportional coefficient.
 *  @param Ki - integral coefficient.
 *  @param Kd - differential coefficient.
 */
void pid_setParams(double Kp, double Ki, double Kd)
{
   if (Kp<0 || Ki<0 || Kd<0) return;
   
   pidData.kp = Kp;
   
   pidData.ki = Ki * SAMPLE_TIME;
   pidData.kd = Kd / SAMPLE_TIME;
}

 

Заголовок

/************************************************************************/
/* AVR PID Library header file                                          */
/* @author Gazizov A.T. [email protected]                                  */
/************************************************************************/

/** Range of allowed PID output range. Needed to avoid sign/overflow problems. */
#define DEFAULT_MIN_OUT  0
#define DEFAULT_MAX_OUT  100


/** Sample time in seconds. 
 *  How often PID control function (pid_Controller) will be called. 
 *  Important setting dependent on timer implementation in your program.
 */
#define SAMPLE_TIME 0.1

/** Parameters for initializing */
#define INITIAL_INTEGRAL_TERM 0
#define INITIAL_PROCESS_VALUE 0

/** Library functions declaration */
void pid_Init(double p_factor, double i_factor, double d_factor);
void pid_setParams(double Kp, double Ki, double Kd);
void pid_setOutputLimits(int16_t Min, int16_t Max);
double pid_Controller(int16_t setPoint, int16_t processValue);

 

[rkit 1]

 

8 hours ago, -=Женек=- said:

Что не так?

Ну наверно то, что вместо того, чтобы взять четкую проеверенную методику, и тупо ей следовать, вы придумали непонятно что и непонятно чем недовольны.

[-=Женек=- 0]

20 minutes ago, rkit said:

 

Ну наверно то, что вместо того, чтобы взять четкую проеверенную методику, и тупо ей следовать, вы придумали непонятно что и непонятно чем недовольны.

Под методикой вы понимаете алгоритм расчета выходного сигнала или настройку коэффициентов?

[AlexRayne 7]

вродь нормальный пид на первый взгляд.

отлаживать надо.

попробуйте SAMPLE_TIME поменять - может оно вносить эту кратность. 

но полюбому надо отладчиком смотреть что с вашими числами происходит, есть ли где кривое округление

[-=Женек=- 0]

Да.... если вдруг кто-то неправильно понял меня - график, что я привел, может навести кого либо (например форумца rkit) на мысль о том, что не настроен D коэффициент и имеет место статическая ошибка. Это не так. При коэффициенте p=3 -это лучшее, чего удается добиться за счет настройки остальных коэффициентов.

И при p=3 проблема все равно остается - ПИД не выдает выходных значений кроме как кратных трем. Меня именно это беспокоит.

8 minutes ago, AlexRayne said:

попробуйте SAMPLE_TIME поменять - может оно вносить эту кратность. 

Изначально у меня была ошибка в программе - вызов пид контроллера вызывался в основном цикле программы без каких либо условий, то есть работал так часто, насколько позволяло быстродействие контроллера. Я исправил ошибку - привязал вызов функции к таймеру, по которому у меня измеряется температура, то есть вызываю её тотчас после очередного измерения и строго один раз в 0.1 сек. Не изменилось ровным счетом ничего.

[Alexashka 0]

А если "I" увеличить? По идее интеграл должен компенсировать расхождение с течением времени, пусть даже будут небольшие колебания вокруг уставки. Код не смотрел.

[-=Женек=- 0]

12 minutes ago, Alexashka said:

А если "I" увеличить? По идее интеграл должен компенсировать расхождение с течением времени, пусть даже будут небольшие колебания вокруг уставки. Код не смотрел.

 Зря я наверное график выложил. Проблема не в нем. Манипуляции с I , если мне не изменяет память, вносили задержку в реакции системы на отклонение температуры от заданной.

Что-то мне подсказывает, что умножение прмежуточных значений на коэффициент p происходит поздновато. То есть система рассчитала некое значение с точностью до единицы, а потом тупо умножила его на 10. 

P.S. сколько раз убеждался, что стремление сэкономить время, взяв чужой код, не приносит желаемого результата. Хотя код-то не выдран откуда-то, он написан, скажем так, в экспортном формате, готов для использования

[-=Женек=- 0]

Хм... если вглядеться в формулу, то получается, что на каждый 1 градус ошибки при коэффициенте р=10 система увеличивает мощность на 10 %. То есть нужно просто точнее измерять температуру. Если этому коду скармливать значения ошибки с шагом в 0.1 градус, то тогда и шаг температуры будет 1%. В принципе у меня разрешение измерения -0.25 градуса. А у меня регулятору подается значение типа int.

[Дима 0]

14 hours ago, -=Женек=- said:

Если же ставить P=10, то, повторюсь, все нормально, однако регулятор выдает значения в диапазоне от 0 до 100 с шагом 10.

То есть 0,10,20,30,40...

И когда идеальным значением, к примеру было бы 5 - регулятор попеременно выдает 10 и 0.  В виду температурной инерции это на конечный результат не влияет, но лампы мигают.

Что не так?

Вы и сами поняли уже похоже, нужно разрешение увеличить, не 100 градусов, а 1000 или 10000 значений. Тогда если статическая ошибка и будет, то будет она 0.1 градусов и вы ее наверное не увидите глазами. Но шаг будет маленький, нужно чаще вызывать.

[-=Женек=- 0]

44 minutes ago, Дима said:

Вы и сами поняли уже похоже, нужно разрешение увеличить, не 100 градусов, а 1000 или 10000 значений. Тогда если статическая ошибка и будет, то будет она 0.1 градусов и вы ее наверное не увидите глазами. Но шаг будет маленький, нужно чаще вызывать.

Да, действительно понял. Я любитель, без технического образования. Что такое интеграл - забыл. Что такое дифференциал - для меня это часть ходовой в автомобиле) шутка.

Не надо было бояться этого ПИДа), вот и все.  Если будет шаг в 2.5% мощности, то я думаю, это существенно улучшит ситуацию. Самое смешное, чтобы совсем не было мерцания от 0 до 2.5%, нужно увеличить величину тепловых потерь)))

[-=Женек=- 0]

Да.... вот что значит чужой код. Настроил разрешение измерения температуры - pid_out  стал дробным, но все равно стал меняться с шагом 10.

 

А цуцик вот где был зарыт

double pid_Controller(int16_t setPoint, int16_t processValue)

измеренная и целевая температуры выражались в целых числах.

 

За всеми проверять нужно...

15 hours ago, rkit said:

 

Ну наверно то, что вместо того, чтобы взять четкую проеверенную методику, и тупо ей следовать, вы придумали непонятно что и непонятно чем недовольны.

Так все-таки, поясните Ваши слова?

Какую методику я проигнорировал, в ней ли было дело?

Или так - прочитали по диагонали и решили выпендриться?