改进初学者的PID-正反作用

　　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-beginners-pid-direction/

1、问题所在

　　将PID连接过程分为两组：直接作用和反向作用。到目前为止，我所展示的所有例子都是直接行动。也就是说，输出的增加会导致输入的增加。对于反向作用过程，情况正好相反。例如，在冰箱中，冷却水的增加会导致温度下降。要使初学者 PID 使用反向过程，kp、ki 和 kp 的符号都必须为负数。

这本身不是问题，但用户必须选择正确的符号，并确保所有参数都具有相同的符号。

2、解决方案

　　为了让这个过程简单一点，我要求 kp、ki 和 kp 都是大于等于0的。如果用户连接到反向进程，则使用SetControllerDirection函数指定反向进程。这可以确保所有参数都具有相同的符号，并使事情操作起来更直观。

3、代码

 /*working variables*/
 unsigned long lastTime;
 double Input，Output，Setpoint;
 double ITerm，lastInput;
 double kp，ki，kd;
 int SampleTime = ; //1 sec
 double outMin，outMax;
 bool inAuto = false;

 #define MANUAL 0
 #define AUTOMATIC 1

 #define DIRECT 0
 #define REVERSE 1
 int controllerDirection = DIRECT;

 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)
 {
    if (Kp< || Ki<|| Kd<) return;

   double SampleTimeInSec = ((double)SampleTime)/;
    kp = Kp;
    ki = Ki * SampleTimeInSec;
    kd = Kd / SampleTimeInSec;

   if(controllerDirection ==REVERSE)
    {
       kp = ( - kp);
       ki = ( - ki);
       kd = ( - kd);
    }
 }

 void SetSampleTime(int NewSampleTime)
 {
    if (NewSampleTime > )
    {
       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;
 }

 void SetControllerDirection(int Direction)
 {
    controllerDirection = Direction;
 }

4、PID 完成

　　差不多结束了。我们已经把“初学者的PID”变成了我目前知道的最健壮的控制器。对于那些正在寻找PID库的详细解释的读者，我希望您得到了您想要的。对于那些正在编写自己的PID的人，我希望您能够收集到一些想法，这些想法可以为您节省一些时间。

最后说明两点：

1. 如果这个系列中的东西看起来不对，请告诉我。我可能错过了什么，或者可能只需要在我的解释中更清楚。无论哪种方式，我都想知道。
2. 这只是一个基本的PID。为了简单起见，我有意省略了许多其他问题。在我的脑海中：前馈，重置平铺，整数数学，不同的PID形式，使用速度而不是位置。如果有兴趣让我探讨这些话题，请让我知道。

欢迎关注：