PID算法在流量控制中的应用

最新推荐文章于 2025-10-06 15:23:48 发布

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#算法 #pid #周期 #增量式

文章讨论了在通过比例阀控制水流速度的场景中，应使用增量式PID而不是位置式PID。PID控制周期由比例阀响应时间和ADC量化时间决定，建议初始设置为100ms至200ms。还提供了PID控制器的C语言代码实现，适用于AVR平台，可用于其他MCU的移植。

最近有小伙伴向我提问关于PID的问题：通过比例阀控制水流速度（流量），

使用增量式还是位置式 PID？
他的比例法驱动频率是500Hz那么PID的控制周期应该选多少？

增量式或位置式

借用知乎网友的一个回答：

通过带有调节阀的管路向水箱注水，控制输出u为阀门开度，如果控制目标是注水速度（流量），则采用增量控制，达到目标流量后阀门会保持；如果控制目标是水位，则采用位置式，达到目标水位后阀门会基本处于零位（积分作用下会保持一定开度）。

可以看出，当控制输出u，和控制目标是一一对应关系（一定阀门开度对应一定流量）时，采用增量式；当控制输出u,影响的是控制目标的速度（水位变化的速度，即流量）时，采用位置控制。

又比如，通过油门控制车速，也是增量控制，根据期望速度加减油门，速度到了保持住。

我们这里控制水恒流量，应该选用增量式。

PID控制周期

周期 = T1(比例阀变化 -> 物理压力变化量) + T2(压力电压变化量 -> ADC量化时间）

T1 时间

这样具体要根据实际情况改变了，可以先按照100ms去调试。

T2 约4ms

可以查阅数据手册

压力传感器：

估算为2ms

MCU

算上软件滤波，ADC量化时间估算为2ms

咱们这里先采用100ms~200ms的PID控制周期去调PID参数。

PID C代码

/*This file has been prepared for Doxygen automatic documentation generation.*/
/*! \file *********************************************************************
 *
 * \brief Header file for pid.c.
 *
 * - File:               pid.h
 * - Compiler:           IAR EWAAVR 4.11A
 * - Supported devices:  All AVR devices can be used.
 * - AppNote:            AVR221 - Discrete PID controller
 *
 * \author               Atmel Corporation: http://www.atmel.com \n
 *                       Support email: avr@atmel.com
 *
 * $Name$
 * $Revision: 456 $
 * $RCSfile$
 * $Date: 2006-02-16 12:46:13 +0100 (to, 16 feb 2006) $
 *****************************************************************************/

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