有做过PID温度控制的老哥么?请教下pid运算的周期,和输出的PWM周期如何确定?

chen84992805

1.自己写了个PID控制程序,温度稳定大概正负1度的波动,PID的相关KP,KI,KD,的运算是500ms计算一次,输出out的值也是500ms更新一次,在温度稳定阶段(例如50°),按照我的理解20%的占空比能维持温度稳定,out的值的波动应该也在20%附近波动,我的out值实际一会0%,一会20%多,一会40%的;感觉自己的PID计算周期应该不合适,导致积分累加,或者微分不太对.


2.参数计算按照Ziegler-Nichols :
Ziegler-Nichols 法是一种经验性的调参方法，通过系统的临界增益来设置 PID 参数。步骤如下：

关闭 Ki 和 Kd，仅调节 Kp，直到系统开始震荡（临界震荡）。记录此时的增益值，称为 临界增益（Ku），震荡周期称为 临界周期（Pu）。

根据以下公式设置 PID 参数：

P：Kp = 0.5 * Ku
I：Ki = 1.0 * Ku / Pu
D：Kd = 0.125 * Ku * Pu

eric2013

帮顶。

dengxiaojundink

对于输出和反馈滞后的系统,要对积分限幅.并且需要做前馈.

Penguins

我喜欢使用增量式pid，加以输出限幅；out跳变过猛可能是kp、ki、kd数据过大，可以尝试把三个参数同比例减小，看看会不会跳变

chen84992805

dengxiaojundink 发表于 2025-6-16 13:27
对于输出和反馈滞后的系统,要对积分限幅.并且需要做前馈.

积分做了0~80的限幅,(输出是0~80%),你这里的前馈是需要怎么做

chen84992805

Penguins 发表于 2025-6-16 14:50
我喜欢使用增量式pid，加以输出限幅；out跳变过猛可能是kp、ki、kd数据过大，可以尝试把三个参数同比例减小 ...

我们手里有个竞品的设备,自整定后控制的效果基本在正负0.5度以内,公司要求我们的产品和竞品靠齐,自整定后的数据要能直接达到这个效果

会飞的猪_2020

反馈滞后了。你估计一直都是积分饱和的状态。。
前馈就是你设定一个温度之后，直接给一个预估的pwm值，在这个基础上开始调节。。

我个人感觉温度控制的话，I项需要弄小一点。或者你尝试控制周期搞长一点。。
500ms一次改为10秒控制1次？

比如你现在是室温，设定温度50℃，那你肯定没办法立即到达50℃。。所以你的积分误差累积项会一直很大。导致哪怕到达50℃之后，输出依然很大。

chen84992805

会飞的猪_2020 发表于 2025-6-16 17:29
反馈滞后了。你估计一直都是积分饱和的状态。。
前馈就是你设定一个温度之后，直接给一个预估的pwm值，在 ...

突然发现了,控制端是可控硅,硬件没给留过零检测IO,直接PWM控制应该不是很准吧,应该捕捉到过零点的时刻再给PWM控制才准确吧

会飞的猪_2020

chen84992805 发表于 2025-6-16 20:28
突然发现了,控制端是可控硅,硬件没给留过零检测IO,直接PWM控制应该不是很准吧,应该捕捉到过零点的时刻再 ...

应该没影响。。

会飞的猪_2020

你把I项调很小试试看。。比如0.01。你这个问题“,我的out值实际一会0%,一会20%多,一会40%的”就是由于I项引入的。。


你要估算一下你的积分项啊。。你仿真看看你的积分项大概是多少。
然后I*积分项，对应的out是多少。。你每次进入pid的函数。都会让out改变I*积分项。

如果这个值明显很大的话，不就会导致你的out值哪怕到稳态附近，也会一直震荡了嘛。

你可以先把I项去了。。这样子的话，理论上你也可以调，不过会有一个稳态误差。。

例如你设置50℃，只能达到48℃。
然后你再加入一个很小的I项去消除这个稳态误差就行了。

Rundstedt

chen84992805 发表于 2025-6-16 20:28
突然发现了,控制端是可控硅,硬件没给留过零检测IO,直接PWM控制应该不是很准吧,应该捕捉到过零点的时刻再 ...

如果PWM周期远大于10ms那么没什么影响，如果接近甚至小于10ms那么就全乱套了。

jinlei_wang

PID首先要确定模型，一般对于密闭性比较好的可以用增量式的PID，不至于过冲严重。对于一般系统来说，可以使用位置式的PID；
其次，我们需要对ADC采集出来的数据进行滤波，这样可以对于一些噪声温度值不做反应，减少系统的震荡。
最后，可以使用仿真或者cubemonitor 等工具，进行参数调整比较方便快速调整。

chen84992805

Rundstedt 发表于 2025-6-17 16:17
如果PWM周期远大于10ms那么没什么影响，如果接近甚至小于10ms那么就全乱套了。

是这样的,我后来把PWM的周期改为1s影响就很小了,温度控制的也挺稳定的

chen84992805

会飞的猪_2020 发表于 2025-6-17 08:09
应该没影响。。

控制可控硅,这里PWM的周期搞得远大于20ms,影响不大,如果PWM周期接近20MS或者比20ms小,这时就需要获取过零点的时刻了,要不然你PWM的占空比就不是你想输出的功率.我板子上没有过零检测,后来我把PWM的周期改为1s,温度控制的停稳的,大多数时候都是正负0.1度波动

死不低头

不懂，以前玩PLC的PID好像是随便搞都可以，不管1ms、10ms还是20ms或者随着扫描周期每周期算一次都行

会飞的猪_2020

chen84992805 发表于 2025-6-20 11:40
控制可控硅,这里PWM的周期搞得远大于20ms,影响不大,如果PWM周期接近20MS或者比20ms小,这时就需要获取过零 ...

好的谢谢告知原因

Rundstedt

chen84992805 发表于 2025-6-20 11:36
是这样的,我后来把PWM的周期改为1s影响就很小了,温度控制的也挺稳定的

其实能用Ziegler-Nichols method就已经非常不错了，茧中网关于PID调整的方法都是空谈。你用的是Ziegler-Nichols second method略麻烦，first method更简单一些，用阶跃响应来计算三个参数。