ПИД регулятор на AVR

[Luzkov]

И я к томуже. Общие решения есть, но на уровне теоретической математеки. А переходя в С++, АВР, ПИК и т.д. мы переходим к часностям.
Конечно можно попытатся обобщить узкий круг задач. Но для этого его надо определить, да и на вернека он уже обопщен, только книжки читать надо.

[avr123-nm-ru]

Cформулирую задачу по другому :

Сделать код ПИД и самонастройки ПИД - т.е. автоматического подбора коэффициентов для какой то конкретной системы.

например конденсатор 10 мкФ и резистор 10 КОм.

питание МК 5 вольт. тока куда стремится 2.5 вольт.

Возмущение - кнопка замыкающая-разряжающая конденсатор до 0 вольт.

Критерий самонастройки: Это авто подбор таких коэф. которые позволяют максимально быстро востановить 2.5 вольта на конденсаторе с перескоком не более 0.1 вольта и не более одного пересечения горизонтали в 2.5 вольт - т.е. регулирование с одним полуколебанием.

Т.е. при запуске проги все кофиценты ПИД равны нулю, а по завершению прога выдает на USART подобраные коэфы, таблицу с логом регулирования (хотябы последнего) и параметры перескока.

Вот конкретная задача.

Если она будет решена то можно будет подумать как расширить границы применимости полученого алгоритма.

[_syv_]

Скажу Вам исходя из собственного опыта эксплуатации различных ПИД регуляторов с самонастройкой и без оной на реальном крупном производстве, что, по моему скромному мнению, там, где можно обойтись без ПИД, лучше это сделать. Все равно в реальности рано или поздно Ваш ПИД регулятор перейдет либо в автоколебательный режим, либо будет иметь большое запаздывание. А связано это будет с изменением внешних условий работы объекта регулирования.
В качестве примера - реальный случай из жизни.

Сырье в машину подается по трубе с помощью выкуума (аспирации). Степень аспирации на момент подачи сырья регулируется ПИД-регулятором с помощью заслонки с изменяемым угловым положением и измерителя скорости потока. Регулятор определяет угол ее открытия.
Так вот, вся эта штука работает лишь до определенной степени, пока заслонка не покроется определенным количеством пыли, т. е. не изменятся ее механические параметры. Таких заслонок туева хуча и разбирать трубы никому не хочется. Это высотные работы и к тому же грязные. Поэтому сделано следующее. Все регуляторы отключены, а углы открытия заслонок на момент подачи сырья строго фиксированы.

[avr123-nm-ru]

зачем же регуляторы ставили если и так работает нормально ???

[krian]

Да, для осуществления ПИД-регулирования надо чтобы сам объект был стабильным. На реальных объектах часто достаточно только интегрального звены, если требуется большая точность. ПИ-регуляторы гораздо стабильнее, чем ПИД. Дифференциальное звено, как правильно заметил один из предыдущих авторов, при нестабильном объекте регулирования рано или поздно приведет к возникновению колебаний.
А по поводу универсальности анекдот вспомнил.
Пришел как-то в армию изобретатель и говорит:
-Вам тут много людей приходится стричь налысо. Я машину изобрел для стрижки-брижки.
Комиссия собралась.
-Показывай. Рассказывай.
-Все просто. Засовываешь голову в это отверстие. Включаешь машину. Там "летающие" ножи сразу бреют наголо.
-Так головы ж у всех разные!
-Ничего! Это только в первый раз...

[_syv_]

зачем же регуляторы ставили если и так работает нормально ???

Дык, это не мы ставили, а наши европейские братья - поставщики оборудования. Мы его только эксплуатируем. Зачем - тоже понятно - очень им денег хотелось.
На самом деле ПИД, как впрочем и любой другой регулятор - это некая фишка, предназначенная скорее для менеджеров, чем для специалистов. В подавляющем большинстве случаев все и так прекрасно работает без них.
Ну, а там, где оборудование уже не работает "просто так", как правило, простым линейным ПИД обойтись невозможно. Обычно там применяются совершенно иные регуляторы на основе систем нелинейных уравнений с моделированием поведения объекта.
На тему объекта, работающего "просто так" тоже есть история из жизни.
Как то лет 15 назад делали электронагреватель для сауны. Под рукой оказался эдакий здоровенный советский прибор. В качестве датчика выступал наполненный теплоносителем баллончик. Соединялось это дело с прибором с помощью медной трубки. В самом приборе имелось три стрелки - одна красная, которая температуру показывала и две черные, определяющие гистерезис. На выходе было два мощных контакта - один для нижней черной стрелки (он замыкался, когда красная стрелка доходила до нижней черной), а другой для верхней.Так вот, хотите верьте, хотите нет, но прибор этот держал температуру с точностью до градуса.
Правда, пускатель для нагревателей уж очень громко клацал... Его чуть позже заменили тиристорами.
Так вот, по моему скромному мнению, в большинстве случаев, где может быть применен ПИД его спокойно заменяет более простой релейный способ управления, тип описанного выше. А там, где релейный принцип уже не справляется с задачей, ПИД, как правило, тоже не справляется. Нужны другие, более дорогостоящие и трудоемкие методы, подходящие для конкретного случая.

[krian]

На такие объекты, как бассейн или большая комната релейный регулятор вполне подходит. Как правило там температурное поле неравномерное, а установленная температура с помощью регулятора поддерживается только на самом датчике и вблизи него. Не так давно сделали ребята термокамеру для испытаний изделий (20куб.м.). Тоже пальцы растапыривали: ПИД-регулятор, точность 0,1 градус! Мы развесили по камере обычные стеклянные термометры - разность температур в разных точках 6 градусов. Не поверили. ПИД же ж регулятор. Сказали, что термометры врут. Повесили рядом - одинаково показывают.
А вот мне когда-то приходилось делать термостабилизатор для научных целей. Там ПИД-регулятор очень пригодился, ибо точность поддержания температуры достигала 10е-6 на градус. Нужно только заметить, что сама тепловая система была сконструирована особым образом и объем рабочей зоны был около 5 куб.см.
Так что регулятор регулятором, а к нему еще объект нужен соответствующий.

[_syv_]

Так что регулятор регулятором, а к нему еще объект нужен соответствующий.

А при соответствующем объекте уже и ПИД не нужен.

А про сауну добавлю, что разница, конечно была, но снизу вверх, как и положено, а термометр, висевший на противоположной от датчика стене, показывал то же, что и прибор.
Все стены, пол и потолок были теплоизолированы стекловатой толщиной сантиметров 10, затем оббиты блестящей фольгой и на все это было приделано дерево.

Вывод: чем лучше подготовлен объект к решению поставленной перед ним задачи, тем меньше он нуждается в регуляторе. А если объект никакой, то регулятор (имеется ввиду ПИД) его не спасет.

[avr123-nm-ru]

Дак по делу будут предложения ? конкретный алгоритм решения задачи.

[DL36]

С Вашего разрешения позволю своих пять копеек...

В качестве примера - реальный случай из жизни.

Сырье в машину подается по трубе с помощью выкуума (аспирации). Степень аспирации на момент подачи сырья регулируется ПИД-регулятором с помощью заслонки с изменяемым угловым положением и измерителя скорости потока. Регулятор определяет угол ее открытия.
Так вот, вся эта штука работает лишь до определенной степени, пока заслонка не покроется определенным количеством пыли, т. е. не изменятся ее механические параметры. Таких заслонок туева хуча и разбирать трубы никому не хочется. Это высотные работы и к тому же грязные. Поэтому сделано следующее. Все регуляторы отключены, а углы открытия заслонок на момент подачи сырья строго фиксированы.

Ко всему выше сказанному, культуры производства ой как не хватает.
Из личного. Станок разработали навороченный отдали на завод для испытаний. Так вот работал он только в первую смену и во вторую всегда ломался. Аж интересно стало, и мы в засаду по всем правилам военного исскуства. Вечером после ужина Вася с ломом какой уж ПИД регулятор...