最近看到了Brett Beauregard發表的有關PID的系列文章，感覺對於理解PID算法很有幫助，於是將系列文章翻譯過來！在自我提高的過程中，也希望對同道中人有所幫助。作者Brett Beauregard的原文網址：http：//brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner's-pid-initialization/
1、問題所在
在前一節中，我們實現了關閉和打開 PID 的功能。我們將其關閉，但現在讓我們來看看當我們重新打開它時會發生什么：
呵!PID跳回到它發送的最后一個輸出值，然后從那里開始調整。這將導致我們不希望出現的輸入顛簸。
2、解決方案
這個很容易解決。因為我們現在知道什么時候打開 (從手動到自動)，我們只需為一個平穩的過渡做一些初始化。這意味着對2個工作變量的存儲 (積分項和最后的輸入項) 進行處理，以防止輸出跳轉。
3、代碼
1 /*working variables*/ 2 unsigned long lastTime; 3 double Input，Output，Setpoint; 4 double ITerm，lastInput; 5 double kp，ki，kd; 6 int SampleTime = 1000; //1 sec 7 double outMin，outMax; 8 bool inAuto = false; 9 10 #define MANUAL 0 11 #define AUTOMATIC 1 12 13 void Compute() 14 { 15 if(!inAuto) return; 16 unsigned long now = millis(); 17 int timeChange = (now - lastTime); 18 if(timeChange>=SampleTime) 19 { 20 /*Compute all the working error variables*/ 21 double error = Setpoint - Input; 22 ITerm+= (ki * error); 23 if(ITerm> outMax) ITerm= outMax; 24 else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin; 25 double dInput = (Input - lastInput); 26 27 /*Compute PID Output*/ 28 Output = kp * error + ITerm- kd * dInput; 29 if(Output> outMax) Output = outMax; 30 else if(Output < outMin) Output = outMin; 31 32 /*Remember some variables for next time*/ 33 lastInput = Input; 34 lastTime = now; 35 } 36 } 37 38 void SetTunings(double Kp，double Ki，double Kd) 39 { 40 double SampleTimeInSec = ((double)SampleTime)/1000; 41 kp = Kp; 42 ki = Ki * SampleTimeInSec; 43 kd = Kd / SampleTimeInSec; 44 } 45 46 void SetSampleTime(int NewSampleTime) 47 { 48 if (NewSampleTime > 0) 49 { 50 double ratio = (double)NewSampleTime 51 / (double)SampleTime; 52 ki *= ratio; 53 kd /= ratio; 54 SampleTime = (unsigned long)NewSampleTime; 55 } 56 } 57 58 void SetOutputLimits(double Min，double Max) 59 { 60 if(Min > Max) return; 61 outMin = Min; 62 outMax = Max; 63 64 if(Output > outMax) Output = outMax; 65 else if(Output < outMin) Output = outMin; 66 67 if(ITerm> outMax) ITerm= outMax; 68 else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin; 69 } 70 71 void SetMode(int Mode) 72 { 73 bool newAuto = (Mode == AUTOMATIC); 74 if(newAuto && !inAuto) 75 { /*we just went from manual to auto*/ 76 Initialize(); 77 } 78 inAuto = newAuto; 79 } 80 81 void Initialize() 82 { 83 lastInput = Input; 84 ITerm = Output; 85 if(ITerm> outMax) ITerm= outMax; 86 else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin; 87 }
我們修改了 SetMode (...) 以檢測從手動到自動的轉換，並添加了初始化功能。它通過設置“積分項=輸出”來處理積分項，“最后輸入=輸入”以防止微分激增。比例項不依賴於過去的任何信息，因此不需要任何初始化。
4、最終結果
我們從上面的圖表中看到，正確的初始化會導致從手動到自動的無擾動切換，這正是我們所追求的。
5、更新：為什么不 ITerm=0？
我最近收到了很多問題，問為什么我沒有把 ITerm=0 設置為初始化。作為答案，我請您考慮以下方案：PID是手動的，用戶已將輸出設置為50。一段時間后，該過程穩定到75.2 的輸入。用戶將設置點75.2 打開 PID。會發生什么事？
我認為，切換到自動后，輸出值應該保持在50。由於 P 和 D 項將為零，因此發生這種情況的唯一方法是將 ITerm項初始化為“輸出”值。
如果您處於需要輸出初始化為零的情況，則無需更改上面的代碼。在將 PID 從“手動”轉換為“自動”之前，只需在調用例程中設置Output=0。
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