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
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。
4、最终结果
我们从上面的图表中看到，正确的初始化会导致从手动到自动的无扰动切换，这正是我们所追求的。
5、更新：为什么不 ITerm=0？
我最近收到了很多问题，问为什么我没有把 ITerm=0 设置为初始化。作为答案，我请您考虑以下方案：PID是手动的，用户已将输出设置为50。一段时间后，该过程稳定到75.2 的输入。用户将设置点75.2 打开 PID。会发生什么事？
我认为，切换到自动后，输出值应该保持在50。由于 P 和 D 项将为零，因此发生这种情况的唯一方法是将 ITerm项初始化为“输出”值。
如果您处于需要输出初始化为零的情况，则无需更改上面的代码。在将 PID 从“手动”转换为“自动”之前，只需在调用例程中设置Output=0。
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