改进初学者的PID-初始化

最近看到了Brett Beauregard发表的有关PID的系列文章，感觉对于理解PID算法很有帮助，于是将系列文章翻译过来！在自我提高的过程中，也希望对同道中人有所帮助。作者Brett Beauregard的原文网址：http：//brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner‘s-pid-initialization/

1、问题所在

在前一节中，我们实现了关闭和打开 PID 的功能。我们将其关闭，但现在让我们来看看当我们重新打开它时会发生什么：

呵!PID跳回到它发送的最后一个输出值，然后从那里开始调整。这将导致我们不希望出现的输入颠簸。

2、解决方案

这个很容易解决。因为我们现在知道什么时候打开 (从手动到自动)，我们只需为一个平稳的过渡做一些初始化。这意味着对2个工作变量的存储 (积分项和最后的输入项) 进行处理，以防止输出跳转。

3、代码

/*working variables*/
unsigned long lastTime;
double Input，Output，Setpoint;
double ITerm，lastInput;
double kp，ki，kd;
int SampleTime = 1000; //1 sec
double outMin，outMax;
bool inAuto = false;
#define MANUAL 0
#define AUTOMATIC 1
void Compute()
{if(!inAuto) return;unsigned long now = millis();int timeChange = (now - lastTime);if(timeChange>=SampleTime){/*Compute all the working error variables*/double error = Setpoint - Input;ITerm+= (ki * error);if(ITerm> outMax) ITerm= outMax;else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin;double dInput = (Input - lastInput);/*Compute PID Output*/Output = kp * error + ITerm- kd * dInput;if(Output> outMax) Output = outMax;else if(Output < outMin) Output = outMin;/*Remember some variables for next time*/lastInput = Input;lastTime = now;}
}void SetTunings(double Kp，double Ki，double Kd)
{double SampleTimeInSec = ((double)SampleTime)/1000;kp = Kp;ki = Ki * SampleTimeInSec;kd = Kd / SampleTimeInSec;
}void SetSampleTime(int NewSampleTime)
{if (NewSampleTime > 0){double ratio  = (double)NewSampleTime / (double)SampleTime;ki *= ratio;kd /= ratio;SampleTime = (unsigned long)NewSampleTime;}
}void SetOutputLimits(double Min，double Max)
{if(Min > Max) return;outMin = Min;outMax = Max;if(Output > outMax) Output = outMax;else if(Output < outMin) Output = outMin;if(ITerm> outMax) ITerm= outMax;else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin;
}void SetMode(int Mode)
{bool newAuto = (Mode == AUTOMATIC);if(newAuto && !inAuto){  /*we just went from manual to auto*/Initialize();}inAuto = newAuto;
}void Initialize()
{lastInput = Input;ITerm = Output;if(ITerm> outMax) ITerm= outMax;else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin;
}

我们修改了 SetMode (...) 以检测从手动到自动的转换，并添加了初始化功能。它通过设置“积分项=输出”来处理积分项，“最后输入=输入”以防止微分激增。比例项不依赖于过去的任何信息，因此不需要任何初始化。