? ? ? ? 最近在做一個(gè)有關(guān)大氣VOCs實(shí)時(shí)監(jiān)測的項(xiàng)目校翔，由于該項(xiàng)目要求控溫精度在0.1度之內(nèi)志鹃，所以就研究了一下有關(guān)溫控的算法，我們知道對于一些大慣性的系統(tǒng)，比如加熱爐赔嚎、智能小車中都會用到PID（比例、積分和微分）算法撮抓，而PID算法分為二值式棋电、位置式、增量式和分段式椎组，當(dāng)然也有模糊式等∮涂瘢現(xiàn)根據(jù)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用情況將其總結(jié)如下：

????????（1）二值式

????????二值式溫控算法只存在兩個(gè)狀態(tài)，不是開寸癌，就是關(guān)专筷。常用在一些控溫精度不高的場合。

????????（2）位置式

????????位置式PID算法由于計(jì)算量比較大蒸苇，降低了單片機(jī)的運(yùn)行速度磷蛹，需要單片機(jī)比較大的內(nèi)存，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用的比較少溪烤，除非有特除要求的場合味咳。

????????（3）增量式

????????增量式PID算法相比二值式控溫精度比較高，相比位置式計(jì)算量減少了許多檬嘀，提高了單片機(jī)的運(yùn)行速度槽驶，也增大了單片機(jī)的選擇余地（內(nèi)存要求降低）。為了提高溫控的速度鸳兽，減少溫控所需要的時(shí)間掂铐，所以該增加式PID算法常與BangBang算法、大林算法相結(jié)合使用。BangBang算法和大林算法即是全功率加熱堡纬，比如BangBang-PID算法通過會有一個(gè)閾值聂受，一旦采用BangBang或大林算法升溫到閾值時(shí)，就會自動切換到增量式PID算法進(jìn)行控溫烤镐。另外該閾值的選擇是個(gè)難點(diǎn)蛋济，閾值小了，升溫時(shí)間比較長炮叶，閾值大了碗旅，過沖量比較大，所以說該閾值的選擇需要從以下兩個(gè)方面去確定：升溫速率镜悉、距離設(shè)定值的差值大小等方面祟辟。

????????（4）分段式

????????分段式PID算法雖然比模糊PID算法差一些，但是模糊PID控制大多數(shù)還停留在理論階段侣肄，應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)的還比較少旧困，控制效果如何還不是很確定。分段式PID算法在某些方面與模糊式PID算法有很多相近的地方稼锅，也是對信號進(jìn)行閾值的劃分吼具，然后在不同的閾值階段采用不同的控制參數(shù)。分段PID優(yōu)于模糊PID的地方在于我們現(xiàn)有的工控機(jī)在編輯控制算法時(shí)是數(shù)字式的矩距，模糊PID算法要想實(shí)現(xiàn)其功能除了要進(jìn)行數(shù)據(jù)的離散化外拗盒，其用到的數(shù)據(jù)參數(shù)也比較多導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)起來比較麻煩，經(jīng)過以上對比分析锥债，從系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性方面考慮陡蝇，還是采用分段式PID算法的比較多些。

????????根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際控制結(jié)果表明單純的采用單一的PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)要想達(dá)到較為理想的控制效果是不容易的哮肚。所以可以根據(jù)控制對象的實(shí)際情況及偏差的大小登夫，在不同的控制階段給定不同的PID調(diào)節(jié)參數(shù)，這樣可以在偏差大的時(shí)候加大比例調(diào)節(jié)允趟，降低積分作用悼嫉，偏差小的時(shí)候減少比例作用，加大積分作用拼窥。這樣既可以增加響應(yīng)速度戏蔑，超調(diào)量也不會太大，這就是分段PID的控制思想鲁纠。 ?下面對普通PID與分段PID在同一控制變量下做出的反應(yīng)做一下對比总棵，他們的輸出曲線如下圖：

????????在上圖輸出曲線中可以看出在目標(biāo)值情況相同的情況下，分段PID的響應(yīng)速度更快改含，達(dá)到目標(biāo)值時(shí)分段PID比普通PID所用的時(shí)間少一半情龄，所用控制系統(tǒng)的快速性被分段PID明顯提高了。采用分段PID即是將一個(gè)控制過程進(jìn)行分段控制，可以避免采用單一PID控制時(shí)對誤差積累較多的缺點(diǎn)（采用單一PID算法時(shí)骤视，剛開始啟動時(shí)目標(biāo)值與實(shí)際值的差值會很大鞍爱，如果有積分變量的話，積分變量大了會導(dǎo)致較大的積累偏差专酗，導(dǎo)致消除困難睹逃，造成系統(tǒng)較大的系統(tǒng)超調(diào)；積分變量小了會導(dǎo)致精差消除較慢祷肯。）沉填，這樣在每一階段都對誤差進(jìn)行消除，最后誤差結(jié)果會小很多佑笋。分段PID算法的實(shí)現(xiàn)步驟：這里假定閾值a為偏差的50%翼闹，閾值b為偏差的30%。

????????a蒋纬、根據(jù)工程需要設(shè)置閾值a>b>0;

????????b猎荠、當(dāng)偏差較大，且偏差大于等于a時(shí)蜀备，采用PD控制关摇，可加快系統(tǒng)響應(yīng)；

????????c琼掠、當(dāng)偏差較小，且大于b停撞，小于a時(shí)采用PI控制瓷蛙；

????????d、當(dāng)偏差小于b時(shí)戈毒，采用PID控制（P設(shè)的小些艰猬，I設(shè)的大些），可減少系統(tǒng)精差埋市。

????????以上是對幾種常用PID算法的比較和總結(jié)冠桃，在實(shí)際的項(xiàng)目中用的比較多的是增量式PID算法和分段式PID算法，分段式PID算比單一的增量式PID算法控溫速度快道宅，精度更高食听，雖然分段PID算法參數(shù)整定比較繁瑣些，但鑒于它的控制速度快污茵、精度高樱报，還是推薦使用分段PID算法應(yīng)用于溫度控制、電機(jī)控制等領(lǐng)域或項(xiàng)目中泞当。