ПИД регулятор темперауры Опции

[Bobi]

Помогите разобраться с цыфровым ПИД регулированием температуры.
Моя цель: "разработать пид регулятор температуры на базе микроконтроллера AVR".
Не могу разобраться с математикой пид регулирования.

[MSprut]

Вот исходники ПИД-регулятора...
*.h
Коэффициенты введены для примера

Код

#define K_P    0.22
#define K_I    0.006
#define K_D    0.001

#define SCALING_FACTOR  128

typedef struct PID_DATA{
  int lastProcessValue;
  long sumError;
  int P_Factor;
  int I_Factor;
  int D_Factor;
  int maxError;
  long maxSumError;
} pidData_t;

#define INT16_MAX    32767
#define INT32_MAX    2147483647

#define MAX_INT    INT16_MAX
#define MAX_LONG    INT32_MAX
#define MAX_I_TERM    (MAX_LONG / 2)

extern struct pidData_t PID_DATA;

void pid_Init(int p_factor, int i_factor, int d_factor, struct PID_DATA *pid);
int pid_Controller(int setPoint, int processValue, struct PID_DATA *pid_st);

*.c

Код

#include "pid.h"

void pid_Init(int p_factor, int i_factor, int d_factor, struct PID_DATA *pid)
{
  pid->sumError = 0;
  pid->lastProcessValue = 0;

  pid->P_Factor = p_factor;
  pid->I_Factor = i_factor;
  pid->D_Factor = d_factor;
  
  pid->maxError = MAX_INT / (pid->P_Factor + 1);
  pid->maxSumError = MAX_I_TERM / (pid->I_Factor + 1);
}

int pid_Controller(int setPoint, int processValue, struct PID_DATA *pid_st)
{
  int error, p_term, d_term;
  long i_term, ret, temp;

  error = setPoint - processValue;

  //----- Calculate Pterm and limit error overflow
  if (error > pid_st->maxError){
    p_term = MAX_INT;
  }
  else if (error < -pid_st->maxError){
    p_term = -MAX_INT;
  }
  else{
    p_term = pid_st->P_Factor * error;
  }

  //----- Calculate Iterm and limit integral runaway
  temp = pid_st->sumError + error;
  if(temp > pid_st->maxSumError){
    i_term = MAX_I_TERM;
    pid_st->sumError = pid_st->maxSumError;
  }
  else if(temp < -pid_st->maxSumError){
    i_term = -MAX_I_TERM;
    pid_st->sumError = -pid_st->maxSumError;
  }
  else{
    pid_st->sumError = temp;
    i_term = pid_st->I_Factor * pid_st->sumError;
  }

  //----- Calculate Dterm
  d_term = pid_st->D_Factor * (pid_st->lastProcessValue - processValue);

  pid_st->lastProcessValue = processValue;

  ret = (p_term + i_term + d_term) / SCALING_FACTOR;
  if(ret > MAX_INT){
    ret = MAX_INT;
  }
  else if(ret < -MAX_INT){
    ret = -MAX_INT;
  }

  return((int)ret);
}

Инициализация выглядит примерно так:

Код

pid_Init(K_P * SCALING_FACTOR, K_I * SCALING_FACTOR , K_D * SCALING_FACTOR, &pidData);

[slog]

Вот исходники ПИД-регулятора...

Расчеты в целых числах а коэффициенты дробные 0.001 или 0.006. А SCALING_FACTOR всего 128.
При иницализации 0.001*128 = меньше 1 округлится до 0.
Я использовал такой же код, но мне было лень разбираться с переводами в целочисленную арифметику, поэтому я все сделал во float. Быстродействия проца хватит. И ещё могут быть косяки в согласовании выхода регулятора и диапазона действия исполнительного органа.

[MSprut]

Расчеты в целых числах а коэффициенты дробные 0.001 или 0.006. А SCALING_FACTOR всего 128.
При иницализации 0.001*128 = меньше 1 округлится до 0.
Я использовал такой же код, но мне было лень разбираться с переводами в целочисленную арифметику, поэтому я все сделал во float. Быстродействия проца хватит. И ещё могут быть косяки в согласовании выхода регулятора и диапазона действия исполнительного органа.

Коэффициенты взяты для примера, SCALING_FACTOR можно увеличить, но сути это не меняет. А float не хочу использовать потому что проц загружен и так; измерение RMS напряжений, токов и частот по всем 3-м фазам, контроль за двигателем и интерфейс с другим девайсом, в который переганяется вся информация для отображения. Думаю float здоровье сильно не поправит.

Что вам мешает управлять, используя в кач. сигнала ОС конечный параметр, а не обороты двигателя ВАЗ-2101?
ШД (гибридные) проектировались для работы без ОС, поскольку там есть статический синхронизирующий момент, им не нужно управлять постоянно.
Вы знаете КПД червячного редуктора и момент ШД?

От оборотов двигателя зависит частота тока на выходе генератора, к ней критично оборудование питаемое, а так больше ничего не мешает. Конструкция карбюратора, управляющего редуктора и вибрация не позволяют отпускать ШД в свободное плавание. КПД не знаю.
Пишу вот это все и начинаю понимать, что система хуже некуда вырисовывается.

[evgeny_ch]

...
От оборотов двигателя зависит частота тока на выходе генератора, к ней критично оборудование питаемое, а так больше ничего не мешает. Конструкция карбюратора, управляющего редуктора и вибрация не позволяют отпускать ШД в свободное плавание. КПД не знаю.
Пишу вот это все и начинаю понимать, что система хуже некуда вырисовывается.

Измеряя частоту генератора, управляйте шд.
Гибридный шд имеет максимальнный момент на частоте приемистости, дальше меньше.
Постоянно "дёргая" шд "кривой" ОС вы измучаетесь что-либо регулировать.
Двигаете заслонку до нужной частоты генератора, потом следите в +/- , шагами двигателя.

[MSprut]

Измеряя частоту генератора, управляйте шд.
Гибридный шд имеет максимальнный момент на частоте приемистости, дальше меньше.
Постоянно "дёргая" шд "кривой" ОС вы измучаетесь что-либо регулировать.
Двигаете заслонку до нужной частоты генератора, потом следите в +/- , шагами двигателя.

Прошу прощения, но не могу понять при чем момент ШД? Момента мне хватает. Вы предлагаете вообще исключить ПИД из системы? Поддерживать обороты пошаговым приближением? А как же тогда система сможет быстро возвращаться к заданным оборотам?

[evgeny_ch]

Прошу прощения, но не могу понять при чем момент ШД? Момента мне хватает. Вы предлагаете вообще исключить ПИД из системы? Поддерживать обороты пошаговым приближением? А как же тогда система сможет быстро возвращаться к заданным оборотам?

Шаговый двигатель это синхронный двигатель, т. е. его ротор следует за полем статора,
без отклонений более шага коммутации.
Если, как вы пишете, момента хватает, то он отработает ровно столько импульсов, сколько дадите,
и будет находиться в этом положении сколь угодно долго. Зачем здесь пид?
Вы должны вычислить ошибку частоты и привести её значение к углу заслонки, подав необходимое
количество импульсов коммутации на ШД убрать ошибку. С учётом разгона/торможения, естественно.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Dec 26 2008, 10:35

[MSprut]

...и будет находиться в этом положении сколь угодно долго. Зачем здесь пид?

В моей системе не будет он находится в фиксированном положении. Из-за вибраци система склонна к самоходу, т.е вибрация, возвратные пружины на заслонках карбюратора через какое-то время приводят к провороту вала и уменьшению оборотов. Так же присутствуют броски нагрузки в обе стороны.

[evgeny_ch]

В моей системе не будет он находится в фиксированном положении. Из-за вибраци система склонна к самоходу, т.е вибрация, возвратные пружины на заслонках карбюратора через какое-то время приводят к провороту вала и уменьшению оборотов. Так же присутствуют броски нагрузки в обе стороны.

Тогда вам не хватает синхронизирующего момента ШД.
Нужен двигатель с большим моментом (габаритом, током). Срыв синхронизации ШД это нештатный режим работы.
О регулировании не может быть разговора.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Dec 26 2008, 11:18

[MSprut]

Тогда вам не хватает синхронизирующего момента ШД.
Нужен двигатель с большим моментом (габаритом, током). Срыв синхронизации ШД это нештатный режим работы.
О регулировании не может быть разговора.

К сожалению не имею возможности приобрести нужный ШД и система не подлежит переделке не по моей прихоти. И закончить работу нужно было "еще вчера". Есть какой-нибудь компромиссный выход?