32位机平台PID编程培训
一、 PID控制原理
以液位调节为例，流程如图所示：
变频器+水泵 进水 RTU的AO输出 （OP） 液位 RTU的 AI输入 出水 其中：
PV反馈值：实际液位高度，由控制器AI采集。
输出值OP：控制变频器频率和泵的转速，从而控制管道流量，改变液位高度。由控制器4-20mA的AO输出控制。
SP设定值：通常由人工设定，PID控制对象的目标值。即希望通过PID控制，把液位控制在SP值附近。
偏差e =设定值SP - 反馈值PV 控制器根据偏差e，调节输出值OP e > 0，OP值加大，e < 0，OP值减小。
我们提供的PID函数能够完成的功能是：单回路PID调节和手自动无扰切换。
我们的PID函数对正、反作用的处理方式为：OP永远是按正作用逻辑设计。对PID的正、反作用，在OP到AO的环节进行了如下处理：
正作用：
OP↑——AO↑ OP↓——AO↓ 反作用：
OP↑——AO↓ OP↓——AO↑
整个过程通过三个基本参数Kp，Ki，Kd进行控制。
三个基本参数Kp，Ki，Kd在实际控制中的作用
比例调节的作用：是按比例反映系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。比例作用大可以加快调节，减少误差，但过大的比例，会使系统稳定性下降，甚至造成不稳定。
积分调节作用：是系统消除稳态误差，提高无差度，因为有误差，积分调节就进行，甚至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。Ti越小积分作用越强，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢，必须与D和P规律结合，组成PI和PID。
微分调节作用，微分作用反映系统偏差信号的变化率。具有预见性，能预见偏差变化的趋势。因此产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，以被微分调节作用消除。因此可以改变系统的动态性能，减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节对系统抗干扰不利。微分作用不能单独使用，必须组成PD或PID控制器。
二、 如何调用PID函数
1． 添加工程
将pid_echo.c和pid_echo.h加入到工程内：
2． 调用函数
在s32_v320.h中，加入包含： #include \
系统中最多可以同时调用32个PID回路，每个PID回路占用20个寄存器。PID函数的调用方法：
pid_calculate ( nub , ADDR_PID0 , control_t ) ;
其中nub是pid的回路号；ADDR_PID0是PID寄存器块的起始地址，不同的PID回路占用的寄存器块不能冲突；control_t是PID的控制周期，单位是秒。
3． 函数功能
函数使用了一个寄存器块，由16个寄存器（REG）组成，偏移地址为0-15。其中： REG0：比例系数 REG1：积分时间 REG2：微分时间 REG3：死区 REG4：手自动切换， —— 0为自动 —— 1为手动 —— 2为停止 REG5：SP值 REG6：AI通道地址 REG7：PV值 REG8：AO通道地址 REG9：OP值，只读 REG10：正/反作用 REG11：输出上限幅 REG12：输出下限幅 REG15：OP值，手动可写 参数设置 运行操作 （工程师权限） （操作员权限） √ 运行 数据 当偏差e小于死区时，PID输出不变化，以防止执行机构频繁动作。 切换成手动方式，直接输入OP值来控制AO输出。 √ 备注 √ √ √ √ 现场检测 √ PID输出 输出上下限幅用来限制输出的上下限 √ √ 在每个PID回路使用的寄存器区中，SP、OP和PV值都是原始二进制数（0-50000），而非浮点数，未进行任何量程转换处理。实际应用时需要附加代码进行量程转换。
4． 教学练习例程说明
把上面的液位控制例子写成程序，PID控制函数调用如下： pid_calculate ( 0 , ADDR_PID0 , control_t ) ; 其中
手自动切换：ADDR_PID0+4 SP：ADDR_PID0+5 PV：ADDR_PID0+7 OP：ADDR_PID0+15 依此类推
5． 实际项目应用方法
(a) 由于PID回路使用的寄存器区中，SP值是原始二进制数（0-50000），而非浮点数，因此实际使
用中，需要对SP进行量程转换，再输入给PID函数。
(b) 在实际应用中，control_t一般可以在程序里写死，例如在一些快速反应的控制回路中，可以设置
为1秒：
pid_calculate ( 0 , ADDR_PID0 , 1 ) ;
而无需在上位机组态对其进行修改，简化了工作人员的操作量。
三、 PID相关参数组态
pid_K [nub] =Dbase(beg_addr+0 )/100.0 ;/*比例系数*/ pid_Ti [nub] =Dbase(beg_addr+1 )/10.0 ;/*积分时间*/ pid_Td [nub] =Dbase(beg_addr+2 )/10.0 ;/*微分时间*/ pid_DB [nub] =Dbase(beg_addr+3 ) ;/*死区 */ pid_M_A[nub]=Dbase(beg_addr+4 ) ;/*手动、自动方式*/ pid_SP [nub] =Dbase(beg_addr+5 ) ;/*SP值*/ pid_IP [nub] =Dbase(beg_addr+6 ) ;/*AI通道地址*/ pid_IO [nub] =Dbase(beg_addr+8 ) ;/*AO通道地址*/ pid_F_B[nub] =Dbase(beg_addr+10 ) ;/*正反作用*/ pid_FS [nub] =Dbase(beg_addr+11 ) ;/*输出上限幅*/ pid_ZE [nub] =Dbase(beg_addr+12 ) ;/*输出下限幅*/ 在使用32位机主控制器进行教学练习程序调试时，可将AI通道和AO通道设置为同一个地址，形成闭环回路。 在配置了AI和AO模块的情况下，可以把AO和AI通道地址按照实际设置，硬件方面再将AI和AO通道用导线对连起来，形成闭环回路。 以上两种方法模拟的控制对象的传递函数都是1。
四、 PID控制器参数的整定步骤：
在实际调试中，可以先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。
对于温度系统：P（%）20--60 I（分）3--10D （分）0.5--3 对于流量系统：P（%）40--100 I（分）0.1--1 对于压力系统：P（%）30--70 I（分）0.4--3 对于液位系统：P（%）20--80 I（分）1--5
参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低
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