PID的无扰动切换

PID的无扰动切换，简而言之就是手动调节切换到自动调节时，自动调节积分项从当前手动输出开始，就是将当前输出给积分初始化。

手上有个倍福PLC项目，用变频风机调节管道气体温度，我在调用系统PID库指令时，发现积分项被定义成静态变量，从库指令外部根本没法对积分项操作，如此简单的需求，居然不能实现，只好用自己动手写一段PID程序：

1，先定义PID接口

FUNCTION_BLOCK PID
VAR_INPUT
 Man_Auto:BOOL; （*手动自动切换，手动：=1，自动：=0*）
 Man_Value:REAL;   （*手动给定输入值*）
 PVn : REAL;           （*过程值输入，或反馈值、测量值*）
 SPn :REAL;             （*自动调节时的设定值、目标值*）
 Kc :REAL;           （*P参数0.01-99.99*）
 Ts :REAL;             （*PID的扫描执行周期，单位秒；比如100ms执行一次，则为0.1s*）
 Ti :REAL;            （*积分时间，单位秒；0.1-99.99*，不允许为0，可在外部限制*）
 Td :REAL;             （*微分时间，单位秒；0.01-99.99*）
END_VAR

VAR_OUTPUT
 Mn :REAL;        （*PID输出*）
END_VAR

VAR

 ManAutoLast:BOOL;   （*手动自动切换的上次状态*）
 AutoEdge:BOOL;        （*自动状态上升沿*）
 Mx:REAL;           （*PID计算的积分项*）
 EVn:REAL;          （*本次周期目标值与过程值的偏差，error value的首字母*）
 EVn0:REAL;          （*上一次计算周期的偏差值*）
 MPn:REAL;          （*PID计算的比例项*）
 MDn:REAL;            （*PID计算的微分项*）
END_VAR

（********）

2，PID程序：

AutoEdge:= ManAutoLast  AND (NOT Man_Auto ); (***手动转自动上升沿**)
ManAutoLast:=Man_Auto;
IF AutoEdge THEN
    Mx:= LIMIT(20.0,Man_Value,60.0);  （*自动调节时，积分初始化*）  
END_IF

IF Man_Auto THEN
     Mn:= LIMIT(20.0,Man_Value, 60.0);   （*手动调节时给定值*）
ELSE
     EVn:=(SPn - PVn ) ;                         （*自动调节PID计算*）
     MPn  := LIMIT(-60.0,(Kc * EVn),60.0) ;   （*设置比例项的边界*）
            IF Mn>0.0 AND  Mn<100.0 THEN      （*为防止积分饱和，设置冻结积分计算的条件*）
                       Mx:=LIMIT(18.0,( Kc*Ts/Ti*EVn+Mx), 100.0);   （*积分项计算公式，并设置边界*）
             END_IF
     MDn := Kc * Td / Ts * (EVn  -  EVn0);
     Mn:=LIMIT(18.0,(MPn+Mx+MDn),60.0);    （*PID计算：= 比例项+积分项+微分项；积分项是主干*）
     EVn0:=EVn;    
END_IF

以上程序大体上可以直接在1500plc上使用，只是limit指令需要稍微修改一下。

若问最简洁的PID计算，舍此其谁？

感谢分享，造的轮子还不错；官方手册里也有类似切换的步骤。

看来倍福有待改进1

收藏了，感谢楼主分享！

谢谢楼主的分享，学习了

谢谢楼主分享！

感谢你的分享。

学习了，不错

现在西门子的pid_compact功能块不具备这个功能吗?

谢谢楼主分享！

      有些应用自己造的轮子就不错;比如以前发的一个案例就用拼凑的方法造的轮子做的.

      图片一是单独的内环压力闭环精度±0.16帕斯卡.(全程十几个小时都有针对压力的外界微扰动).

      图片二是将压力作为内环，液位作为外环最终的微扰动液位数据精度±5um.(全程十几个小时都有针对液位的外界微扰动).

      刚开始根据传感器，执行器等因素认为给定压差200帕斯卡最多能精确到±1帕斯卡，最后自己拼凑计算数字精度上达到±0.16帕斯卡左右.

      刚开始根据传感器，执行器等因素认为给定液位6.4毫米最多能精确到±20um，最后自己拼凑计算数字精度上达到±5um.

      数据精度在同一个系统中的采样，滤波，控制，输出应该是自洽的，是可以说的过去的. 如果引入第三方测量精度应该不会相差太多.

      一个工况简单系统的压力控制做到±1到2帕斯卡可能相对容易，要做到0.2帕斯卡左右就难了要想很多办法；同样针对液位做到±20um可能相对容易，但是要做到5um左右就难了也要想很多办法.

西门子的pid_compact功能块有个输入引脚叫做"I_ITLVAL"，定义为“积分作用的初始化值”；同时输出还有一个“LMN_I”，定义为积分组件，我这里把两个引脚合二为一。

pid_compact功能块有些引脚比如“D-SEL”默认是不打开的，而“TD”（微分时间）默认是10s，有些人忘了打开微分开关，仅仅是调节微分时间，发现不起作用啊！我的程序里默认是打开微分，微分时间默认值是0，同样的设置，但简洁得多。

有的人喜欢刨根问题，有的人喜欢不求甚解，怎么说呢，看各人使用习惯吧

无扰切换很重要

无扰动切换需要自动跟随，即手动状态下，自动输出值跟随手动输出值，自动状态下，手动输出值跟随自动输出值，这样在切换的时候，才能实现无扰动切换，不知道楼主什么意思呢？比如当前输出值是10%，难道你切换时候要非要输出20%~60%之间的值吗？你这是人为增加干扰，不是无扰。

不要总是摸石头过河，已经造好桥了。

超驰控制并不等同于无扰动切换。

比如程序中限定积分项的范围（0-100%），积分项不是-100% - +100%，这个PID就不是所谓“三步法”，积分项超过0-100%这个边界，就停止积分运算，靠比例运算和微分运算迅速把过程值拉回来，这属于超驰控制的策略；

有时候靠一个传感器反馈过程值是不可靠的，传感器损坏或安装不到位导致反馈值并不真实，这时候需要两个或以上的传感器同时反馈过程值，程序中始终监控传感器的可靠性，一旦发现传感器异常，就切换到另一个通道，这种控制策略不能叫”冗余“，也是叫”超驰“。

 我这个系统就是用到两个K型热电偶监控管路中同一点温度值，K型热电偶测温范围-200 -1372℃，当热电偶通道开路时显示温度值1372℃，而管路温度正常值绝不会超过700℃，那么，判断热电偶工作是否正常只需要监控两个K型热电偶数值是不是超过700以上即可：

PROGRAM MainFanCtr
VAR
 PID1: PID;
        ActualValue:REAL;

END_VAR

……

IF K1<1000 AND K2<1000 THEN (*1,以DOC后温度作为PID过程值; 2,若K1、K2正常，取大值作为过程*)
             ActualValue:= MAX(K1,K2);
ELSE
             ActualValue:= MIN(K1,K2);
END_IF;

IF  HMI_AO0_I <0.1 THEN HMI_AO0_I :=0.1; END_IF; (*积分时间不可设置为0*)

PID1(

SPn:= ActualValue    ,

……

）

你的理解有误！

我这里只需要手动切换到自动状态时，输出没有波动；而自动切换到手动时不必有这个要求（其实要这个需求也是很简单的）

标准封装的PID算法考虑到通用性，所有输入输出都在一个“量纲”内计算，即0-100%，而我的控制对象是变频器，要求的频率范围是20-60Hz，我无需搞一个量纲（FC105）然后再转换到工程量（FC106），这好比脱裤子放屁，多此一举。

帖子里面有些话并不是针对PID计算本身的算法逻辑，而是引申到一个问题：到底要不要重新造轮子？

你都没看懂这个PID内核的逻辑，却来发表你所谓的“重新造轮子的必要性”，那不是虾炒蛋吗？