[發明專利]一種PID系統及其參數自動調整方法

有效

• 申請號: 201710056522.7
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106773652B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 劉浩淼;鐘裕捷;王諾;李仕熾;李仕勝
• 申請（專利權）人: 北京鴻智電通科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京慧智興達知識產權代理有限公司 11615
• 代理人: 韓龍

1.一種PID系統參數自動調整方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1，配置PID系統誤差的閾值區間，具體包括：將誤差的正值從小到大分為4個閾值區間：0區間、低值區間、中值區間、以及高值區間，誤差的負值從小到大分為4個閾值區間：負的高值區間、負的中值區間、負的低值區間、以及負的0區間；

步驟2，配置PID參數每次調整的步長，形成PID參數調整步長配置表，其中，PID參數調整步長的配置遵循以下原則：根據本采樣周期的誤差所處的閾值區間，本采樣周期的PID參數調整步長配置為相應級別，分為四級：0、低、中、以及高；本采樣周期的PID參數調整步長相對于上一采樣周期的調整步長要逐級改變；具體的，當誤差處于高值區間或負高值區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為低，則本采樣周期為中；如果參數調整步長上一采樣周期為中或高，則本采樣周期為高；當誤差處于中值區間或負中值區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為低、中或高，則本采樣周期為中；當誤差處于低值區間或負低值區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0、低或中，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為高，則本采樣周期為中；當誤差處于0區間或負0區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0或低，則本采樣周期為0；如果參數調整步長上一采樣周期為中，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為高，則本采樣周期為中或高；

步驟3，用當前采樣得到的實測值更新上一次采樣得到的實測值，計算目標值與當前采樣得到的實測值之差得到誤差；

步驟4，根據計算得到的誤差的大小，查詢所配置的誤差閾值區間，確定誤差所在的閾值區間；

步驟5，讀取所保存的上一采樣周期PID參數的調整步長，查詢PID參數調整步長配置表，確定本采樣周期PID參數的調整步長；

步驟6，將所確定的本采樣周期PID參數調整步長與上一采樣周期的PID參數相加，得到本采樣周期的PID參數；

步驟7，根據本采樣周期的PID參數得到PID系統的控制值，返回步驟3。

2.一種PID系統，其特征在于，該系統包括：

實測值獲取模塊，用于采樣得到傳感器測量值；

存儲器，用于存儲目標值、上一采樣周期的PID參數調整步長以及上一采樣周期的PID參數；

誤差計算模塊，用于將實測值獲取模塊獲取的實測值與從存儲器讀取的目標值相減得到誤差；

誤差閾值及PID參數調整步長配置表，用于配置誤差閾值區間以及相應的PID參數調整步長的級別，并針對不同誤差閾值區間和上一采樣周期的PID參數調整步長所處的不同級別，配置本采樣周期調整步長的相應級別；同時，本采樣周期的PID參數調整步長相對于上一采樣周期的調整步長要逐級改變；

其中，所述配置誤差閾值區間，具體包括：將誤差的正值從小到大分為4個閾值區間：0區間、低值區間、中值區間、以及高值區間，誤差的負值從小到大分為4個閾值區間：負的高值區間、負的中值區間、負的低值區間、以及負的0區間；對應于所述誤差閾值區間，本采樣周期的PID參數調整步長分為四級：0、低、中、以及高；具體的，當誤差處于高值區間或負高值區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為低，則本采樣周期為中；如果參數調整步長上一采樣周期為中或高，則本采樣周期為高；當誤差處于中值區間或負中值區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為低、中或高，則本采樣周期為中；當誤差處于低值區間或負低值區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0、低或中，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為高，則本采樣周期為中；當誤差處于0區間或負0區間時，如果參數調整步長上一采樣周期為0或低，則本采樣周期為0；如果參數調整步長上一采樣周期為中，則本采樣周期為低；如果參數調整步長上一采樣周期為高，則本采樣周期為中或高；

本周期參數步長確定模塊，用于根據誤差計算模塊計算得到的誤差和從存儲器讀取的上一采樣周期的PID參數調整步長，查詢誤差閾值及PID參數調整步長配置表，確定本采樣周期PID參數調整步長；

本周期參數計算模塊，用于將本周期參數步長確定模塊所確定的本采樣周期PID參數調整步長加上從存儲器讀取的上一采樣周期的PID參數，得到本采樣周期的PID參數；

PID控制值計算模塊，用于根據本周期參數計算模塊得到的本采樣周期的PID參數，計算得到PID系統的控制值；以及

PID控制值輸出模塊，用于輸出PID控制值計算模塊計算得到的PID系統的控制值，控制脈沖寬度調制PWM的寬度。