🤾🏼 👏 👩🏽‍🤝‍👨🏿 DIY PIDコントローラー 🔸 🚜 🦍

I.問題の声明

温度を所定のレベルに保ち、タスクを変更する必要があります。温度計が取り付けられているマイクロコントローラーと、電力を制御するためのトライアックがあります。 TAUに頭を温めたり、差分スキームによってPIDコントローラーを「額に入れて」作ったりしません。

II。理論的紹介

PIDコントローラーはどのように機能しますか？現在の温度と目的の温度の差を取り、カスタム係数を掛けると、現時点で発行する必要がある電力が得られます。これは比例コンポーネントであり、不一致が発生した時点で機能します。つまり、設定点の変化とオブジェクトの動作の両方に即座に応答します。ウォームアップを始めましたか？パワーが低下し始めます。過熱？オフになった、または冷却信号を発した。すべてが正常であり、実際の生活でのみ効果の効果が遅れて現れます。オブジェクトは私たちだけでなく環境によっても影響を受けます：加熱された反応器は内部だけでなく冷却され、部屋に熱を放出するため、電源を切るとすぐに電源、それはすぐに冷却し始めます。したがって、純粋な比例レギュレータはサポートポイントを中心に振動し、変動が大きいほど、環境/リアクターの内容が高くなります。

リアクトルへの「外部」効果を補正するために、回路に不可欠なコンポーネントが追加されます。システム内にあった不一致はすべて積分器に送られます（したがって、過熱するとすぐに-量は減少しますが、暖かくはありません-量が増加します）。そして、累積積分とその係数は、パワーの増減を与えます。このアプローチの結果、定常プロセスでは、しばらくして、積分が環境損失を補償する電力の量への寄与を選択し、振動が消えます-積分が安定するため、出力電力の値は一定になります。さらに、所望の温度が同時に維持されるため、不一致はなく、比例成分はまったく機能しません。

システムの露出と応答の間の遅延の影響を補正するために、システムに差動コンポーネントが追加されます。比例レギュレーターが常に電力を供給し、温度が目的の点に達するまで、比例差は供給された電力を目的の点に達する前に減少させ始めます-不整合が減少するため、効果を減少させる負の導関数があります。これにより、大規模な移行中の過熱が最小限に抑えられます。

したがって、物理的な意味を整理して、実装の主要な問題に取り組みます。

III。誰が規制機関を使用すべきですか？

-技術者に。

これから何が続きますか？したがって、技術者は物理コンポーネントを理解し、ハードウェアpidコントローラーのセットアップ経験があります。そのため、ソフトウェアの実装は、技術者によるチューニングの利便性から続行する必要があります-物理モデルを繰り返します。そしてそれは非常に重要です！非常に多くの場合、コードを簡素化するために、係数は、たとえば反対に変更されます-除算を取り除くためです。その結果、チューニングは地獄と悪夢に変わり、プロセスを理解するのではなく、この特定のコントローラーをチューニングする経験が必要になります。このことから、係数（積分定数と微分定数）に時間の次元が必要であることがわかります。つまり、秒単位で設定し、「1 / s」で設定する必要はありません。

IV。機能の範囲。

汎用レギュレーターを作成しようとしています。つまり、小さな高速オブジェクトと強力な巨大炉の両方で動作するはずです。したがって、制御された温度は一般にメーターによって制限されると想定する必要があります。最も一般的に使用されるのは、XA（K）およびXK（L）です。適用範囲は、最大1200°Cです。冷却にはより高度な機器（クライオスタット）が必要ですが、追加の冷却制御（ファンおよび開閉可能なキャビネットドア）もほとんど必要ありません。つまり、現時点では考慮から除外されています。制御された温度は〜15°C〜〜1200°Cであり、電源のみが制御されます。

制御精度は、最初に測定精度によって決定されます。キャリブレーションテーブルは0.1度後に与えられます。テーブル内の直線性は原則としてまともなので、精度は主にアンプと電流計によって制限されます。私の場合、0.1度を維持する精度を達成したかったので、メーターは1/32度に設定されます。これにより、〜3クォンタムが0.1度になり、通常の「ノイズ」調整+ -1クォンタムが得られます。度。 1/32を使用すると、固定小数点での作業が可能になります-5ビット=小数部、残りは整数です。 16ビットでは、0〜2047°を表すことがわかります。負の数を使用する代わりに、摂氏の代わりにケルビンで作業します。したがって、0〜2047°Kで表示され、これは-273〜1775°Cと同等です。 0.03125°の増分で。

V.カスタマイズの範囲。

強力な発電所でマイクロリアクターを制御するには、1％の電力で10度の加熱に十分であることが判明する場合がありますが、大型の不活性炉では、加熱電力の100％である程度加熱することはほとんどできません。（実際には、このように見えます-いくつかの手動制御ヒーターがあります-それらは別個のナイフスイッチでオンになり、初期加熱を生成します;将来、温度調整器は別のヒーターを制御することで動作点を維持し、最大電力で最大+ 10°Cを生成しますそれは絶えず熱くなった）。これに基づいて、1度あたり100％の電力が比例の制限係数であると仮定することは論理的です。 0.1度の制御性を取得したいので、もはや意味がありません。最小値は、簡単にするために、逆にしました-100度あたり1％の電力。

時間係数の範囲は、レギュレータの動作条件に基づいて単純に計算されます。 0を通過した後のスイッチオンの遅延時間を計算してトライアックの電力を制御するため、コントローラーの制限周波数は50Hzです。プラスまたはマイナスを気にしないパワーを制御すると確信している場合は、100 Hzで作業できますが、常にそうであるとは限らないため、毎回同じ量の正と負の両方の半波を照射することをお勧めします。寿命を短縮するために、動作時間を25Hzに短縮しました。これにより、計算された効果は4つの半波に対して有効になり、この間に新しい効果を計算する機会があります。

したがって、時定数は0〜2000秒の範囲で1/25秒に設定されます（2000 * 25 = 50,000、16ビットです）。

まあ、0〜100％の最小および最大電力制限もあります。

VI。電源管理。

この瞬間から、すべての理論計算が終了し、特定の実装に結びついて苦い練習が始まります。

そのため、0を通過した後にトライアックを開く際の遅延を制御することを既に決定しています。したがって、0の遅延は100％の電力、無限の遅延= 0％の電力を意味します。

質問：どんな精度で電力を制御できますか？一般的に、タイマーのカウントダウンの正確さ。一方、どのような電力が必要ですか？ 0.04秒に適用する必要がある電力の割合を計算します。原則として、経験から、1秒の温度を維持するには、0.1秒の周波数で1％の精度の電力制御で十分です。 0.04秒を制御します（2.5倍高速）。したがって、最大値の1/250（0.4％刻み）の後にパワーテーブルを計算することにしました。これにより、テーブルをあまり大きくせず（500バイト）、同時に1％を超える精度にすることができます。ケースにさらに精度が必要な場合、再カウントはそれほど難しくありません。

次に、このまさに表を計算することについて話しましょう。まず、 ゼロを通過する信号の動作の瞬間があることに注意する必要があります。 私の場合-12V。つまり、入力電圧が12Vを下回ると、0を通過する信号を受け取ります。

これは、電力が100％の場合、開始時間= 12Vの通過時間であることを意味します。

方程式系を解きます

 ;  IntMoment：= 12V
 ; 最大：= sqr（220 * sqrt（2））
 ;  {Sqr（Sin（Pi / 2）* K）=最大
 ;  {Sqr（Sin（X）* K）= IntMoment
 ;
 ;  2 * k / MaxCode = 1-cos（T * Pi）
 ;  cos（T * Pi）= 1-2 * k / MaxCode
 ;  T * Pi = arccos（1-2 * k / MaxCode）
 ;  T = arccos（1-2 * k / MaxCode）/ Pi

プロセッサは32786の周波数で動作し、PLLは384/2に設定され、半波の周波数は100 Hzであるため、時間Tのタイマーに定数をロードするコードは次の形式になります。

65536-(T*(32768*384/2)/100.0 + 773)

遅延時間を計算する必要があります。これにより、正弦波に含まれる部分の面積が均一に増加します。つまり、パワーを均一に増加させる時間測定値が必要です。合計電力は、正弦波全体の積分です。 [ハブに数式を挿入する方法を知っているのは誰ですか？まさか？それからメープル記法で書く]。

最大= int（sqr（sin（x））、x = 0..Pi）
 int（sqr（sin（x））、x = 0..T * Pi）= x / 2-sin（2 * x）/ 4 + C |  0..T * PI =（T * Pi）/ 2-sin（2 * T * Pi）/ 4
 （T * Pi）/ 2-sin（2 * T * Pi）/ 4 = Q * Pi / 2

したがって、与えられた精度ですべてのQを調べ、それぞれのTを見つける必要があります。

私はこのような愚かな方法でこれを自分で決めました：

パールジェネレーター

 #!/usr/bin/perl # (T*Pi)/2 - sin(2*T*Pi)/4 = Q*Pi/2 use constant PI => 4 * atan2(1, 1); $T = 1; for( $i = 250; $i >= 0; $i-- ) { $int = $i*PI/2/250; $ev = ($T*PI)/2-sin(2*$T*PI)/4; while( abs($ev-$int) > 0.0005 ) { $T -= 0.0001; $ev = ($T*PI)/2-sin(2*$T*PI)/4; } #print $i."\t".$T."\n"; $code = 65536-($T*(32768*384/2)/100.0 + 773); printf "DB 0%02Xh, 0%02Xh ; %04Xh = $i/250 of power\n", $code%256, int($code/256), $code, $i; }

それで、出力で、0を通過することに関する信号を受け取った後、点火までタイマー負荷定数に対応する250の値を持つプレートを得ました（より正確には、上記で述べたように12Vを通過します）。

VII。入力測定

別の大きな記事に値するので、この質問はスキップします。熱抵抗の問題をどのように解決したかは、Boseで亡くなった私のブログのアーカイブにあります。

知っておくべき主なことは、必要な周波数（この場合-25Hz）と必要な精度（出力は1/32度で0から2048度ケルビンの数値）でデータを測定することです。データは、以降のすべての計算で正規化されると想定されます。

それが誰にとっても興味深いものである場合-コメントを書いて、次回は熱電対のためにどのように行われるかを署名します。

Viii。影響の計算

そしてそれが起こりました。最終的に私たち全員が始めたものを生成するためのすべてのデータがあります。つまり、制御要素に適用されるべき電力の種類を計算するためです。

PIDコントローラーの式をもう一度思い出してください

U = K * ( Err + (1/Ti)*Int + Td*dErr )

Uは発行される権限です。
K-比例係数（注-括弧から外し、理由-少し低めに説明します）;
Tiは積分時定数です。計算では逆数が使用されることに注意してください。
Td-微分時定数
Err-電流の不一致（設定点と測定温度の差
dErr-不一致の導関数（現在と過去のエラーの差）
Intは累積ミスマッチ積分（見たすべてのErrsの合計）

セクションIIIで提起された質問に再び行きました。技術者はこれを使用します。したがって、すべての実装の古典的なエラー、つまり「最終的な係数の次元」を許容しないことが非常に重要です。物理プロセスを制御するためのデバイスを作成しています。つまり、モデルが準拠する必要があります。

すべてのディメンションを出力します。部分的に将来を見据えて、私はすでにIVで説明しましたが、ここでより詳細に明らかにします。

U-パワーの％単位の値を持ちます。より正確には-テーブルの電力が100％から1/250になるため、電力の2/5で消費されます。
Err-ミスマッチ、度で設定。より正確に-1/32度で。
Int-整数、時間の度数の合計を表します-つまり、次元度*秒を持ちます。より正確に-（1/32度）*（1/25秒）
Ti -1/25秒で設定
（1 / Ti）* Int-計算後、次元（1/32度）を持つ寄与を提供します。
dErr-微分、次数/二次元、またはむしろ（1/32度）/（1/25秒）
Td -1/25秒で設定
Td * dErr-製品が寸法に寄与した後（1/32度）
（...） -したがって、括弧内のすべての用語は次元（1/32度）に縮小されます
K - Uおよび（...）に一致します。これは、度単位の次元、より正確には（2/5）％/（1/32度）を持つことを意味します

これで、比例係数が括弧から取り出される理由を明確に確認できます-これにより、微分係数とint係数を時間内に単純に一定に保つことができます。その結果、設定時にオペレーターは単純でわかりやすい数値で動作します-比例係数の度数と積分係数と微分係数の秒数

そして、これから見るように、ポイントの位置と時間の次元の便利な選択のおかげで、すべての計算はほぼ「正面から」実行されます。

1つに加えて、 Ti値があり、計算には1 / Tiが必要です。高ビット分割操作は非常に高価です。乗算の操作ははるかに安価であるため、 Multiplicationを使用した不変整数による除算の優れた記事を使用します。私たちにとって、結局のところ、 K / Ti / Tdの変更は非常にまれであり、したがって、変更後にそれらを変更する余裕があります。主なことは、計算のメインサイクルが迅速に機能することです。

したがって、計算のためのTiの代わりに、セットTi_m 、 Ti_sh1 、 Ti_sh2に分解します。そして、各サイクルで計算します：

 T1 = MULUH(Ti_m, Int) Q = SHR(T1+SHR(Int-T1, Ti_sh1), Ti_sh2)

次に、ビット深度のバランスを計算します。これを行うには、完全な式を段階的に作成します。

Eo = E

; 私たちは間違いが過ぎ去る必要がある。エラー-各16ビット
E = YX

; 新しい不一致を計算します。 16ビット
Int = Int + (E+Eo)/2

; エラーを統合します。この場合、差の半分の合計を考慮します（差分スキーム）。 32ビット= 32ビット+ 16ビット
cI = Int * (1/Ti)

; 積分寄与を考慮します-32ビット* 32ビット=> 32ビット
cD = Td * (E-Eo)

; 差分の寄与を考慮します-16 * 16 => 32bit
PID = E + cI + cD

; ジャンプ 16 + 32 + 32 => 32ビット
U = K*PID/256

; 係数; 32 * 16/8ビット=> 40ビット。

すべての計算で、7番目のステップまでのポイントの位置は右5mのままです。最後の瞬間に、耳で面白いフェイントが発生します。 Kはそれぞれ1/256に設定され、乗算後、ポイントは左に5 + 8 = 13桁シフトされるため、結果から下位8ビットを破棄する必要があります。結果の最下位バイトは、2/5％後に必要な電力です。これは、電力が1/250ステップで調整されるもう1つの理由です。これにより、結果を1バイトに入れて、テーブルから目的の結果を簡単に取得できます。

さらに、0〜250のべき乗にのみ関心があることを思い出してください。したがって、計算の7番目のステップは非常に簡単で、負の数が得られたらすぐにuMinを追加します。上位バイトがゼロでないことが判明すると、すぐにuMaxを追加します。そして、電力が範囲内にある場合にのみ-uMin未満またはuMax以上をチェックします。

突然誰かが興味を持ったら：

完全なフットクロス計算

 ; PID  CalcMainEnd: ; , Go-Go. CalcPid: ; 1. Eo = E | 16bit Pid1: MOV Err0H, ErrH MOV Err0L, ErrL ; 2. E = YX | 16bit Pid2: CLR C MOV A, SettingL SUBB A, ThermoL MOV ErrL, A MOV A, SettingH SUBB A, ThermoH MOV ErrH, A JNB OV, Pid2Ov JB ACC.7, Pid2Max Pid2Min: MOV ErrL, #LOW(-500*32) MOV ErrH, #HIGH(-500*32) SJMP Pid2End Pid2Max: MOV ErrL, #LOW(500*32) MOV ErrH, #HIGH(500*32) SJMP Pid2End Pid2Ov: JNB ACC.7, Pid2OvP Pid2OvN: ;     CLR C MOV A, ErrL SUBB A, #LOW(-500*32) MOV A, ErrH SUBB A, #HIGH(-500*32) JNC Pid2End ;  > -500 =>   SJMP Pid2Min Pid2OvP: CLR C MOV A, ErrL SUBB A, #LOW(500*32) MOV A, ErrH SUBB A, #HIGH(500*32) JNC Pid2Max ;  < 500 =>   Pid2End: ; 3. Int = Int + (E+Eo)/2 | 32bit+16bit Pid3: JNB PowerReady, Pid3End ;    --     MOV A, ErrL ADD A, Err0L MOV R0, A ;  MOV A, ErrH ADDC A, Err0H MOV C, ACC.7 ;     16 ,       RRC A ;     XCH A, R0 ; A=  , R0 -    RRC A ;  JNB IntS, Pid3IntPos ; Int ,    R0:A,        Int CLR C CPL A ADD A, #1 XCH A, R0 CPL A ADDC A, #0 XCH A, R0 Pid3IntPos: ;  Int  R0:A   ,     ADD A, IntLL MOV IntLL, A MOV A, IntLH ADDC A, R0 MOV IntLH, A MOV A, R0 JB ACC.7, Pid3Neg ;   ? ;   ,    JNC jPid3End ;       --     . INC IntHL ;    MOV A, IntHL JNZ Pid3End ;      4  --   INC IntHH ;       MOV A, IntHH JNZ Pid3End ;       --   MOV IntHH, #0FFh ;     --    MOV IntHL, #0FFh MOV IntLH, #0FFh MOV IntLL, #0FFh jPid3End: SJMP Pid3End Pid3Neg: ;   ,      ,  FFh MOV A, IntHL ADDC A, #0FFh MOV IntHL, A MOV A, IntHH ADDC A, #0FFh MOV IntHH, A JC Pid3End ;    ,      CPL IntS ;   ,      CPL C ;     MOV A, #0 SUBB A, IntLL MOV IntLL, A MOV A, #0 SUBB A, IntLH MOV IntLH, A MOV A, #0 SUBB A, IntHL MOV IntHL, A MOV A, #0 SUBB A, IntHH MOV IntHH, A ;      --      Pid3End: ; 5. cI = Int*(1/Ti) | 32*32=>32bit Pid5: ; R3:R2:R1:R0 = Int*(1/Ti) JB Ti_sh1, Pid5Calc ;  Ti_sh1=0,  1/Ti=1  Ti=0.      MOV A, Ti_mLL ORL A, Ti_mLH ORL A, Ti_mHL ORL A, Ti_mHH JZ Pid5Zero MOV R0, IntLL MOV R1, IntLH MOV R2, IntHL MOV R3, IntHH AJMP Pid5End Pid5Zero: MOV A, #0 MOV R0, A MOV R1, A MOV R2, A MOV R3, A MOV IntLL, A MOV IntLH, A MOV IntHL, A MOV IntHH, A AJMP Pid5End Pid5Calc: ; R7:R6:R5:R4[:R3] = MULUH(Int*Ti_m) // R3      MOV R2, #0 ;; R7:R6 = IntHH*Ti_mHH MOV A, IntHH MOV B, Ti_mHH MUL AB MOV R7, B MOV R6, A ; R6:R5 += IntHL*Ti_mHH MOV A, IntHL MOV B, Ti_mHH MUL AB MOV R5, A MOV A, R6 ADD A, B MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ; R5:R4 += IntLH*Ti_mHH MOV A, IntLH MOV B, Ti_mHH MUL AB MOV R4, A MOV A, R5 ADD A, B MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ; R4:R3 += IntLL*Ti_mHH MOV A, IntLL MOV B, Ti_mHH MUL AB MOV R3, A MOV A, R4 ADD A, B MOV R4, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ;; R6:R5 += IntHH*Ti_mHL MOV A, IntHH MOV B, Ti_mHL MUL AB ADD A, R5 MOV R5, A MOV A, R6 ADDC A, B MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ; R5:R4 += IntHL*Ti_mHL MOV A, IntHL MOV B, Ti_mHL MUL AB ADD A, R4 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, B MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ; R4:R3 += IntLH*Ti_mHL MOV A, IntLH MOV B, Ti_mHL MUL AB MOV A, R3 MOV R3, A MOV A, R4 ADDC A, B MOV R4, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ;; R5:R4 += IntHH*Ti_mLH MOV A, IntHH MOV B, Ti_mLH MUL AB ADD A, R4 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, B MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ; R4:R3 += IntHL*Ti_mLH MOV A, IntHL MOV B, Ti_mLH MUL AB ADD A, R3 MOV R3, A MOV A, R4 ADDC A, B MOV R4, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ;; R4:R3 += IntHH*Ti_mLL MOV A, IntHH MOV B, Ti_mLL MUL AB ADD A, R3 MOV R3, A MOV A, R4 ADDC A, B MOV R4, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A ;;;  R3 > 7F -- MOV A, R3 JNB ACC.7, Pid5Shift ;  R3<80 --    ANL A, #7Fh JZ Pid5Round ;  = 80 --    MOV A, #1 ADD A, R4 MOV R4, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R6 MOV R6, A MOV A, R2 ; A=0 ADDC A, R7 MOV R7, A SJMP Pid5Shift Pid5Round: MOV A, R4 ORL A, #01h MOV R4, A ;JMP Pid5Shift Pid5Shift: ; R3:R2:R1:R0 = (Int-R7:R6:R5:R4) >> 1 CLR C MOV A, IntLL SUBB A, R4 MOV R0, A MOV A, IntLH SUBB A, R5 MOV R1, A MOV A, IntHL SUBB A, R6 MOV R2, A MOV A, IntHH SUBB A, R7 RRC A ; >>1    MOV R3, A MOV A, R2 RRC A MOV R2, A MOV A, R1 RRC A MOV R1, A MOV A, R0 RRC A ;MOV R0, A ; R3:R2:R1:R0 += R7:R6:R5:R4 ;MOV A, R0 ADD A, R4 MOV R0, A MOV A, R1 ADDC A, R5 MOV R1, A MOV A, R2 ADDC A, R6 MOV R2, A MOV A, R3 ADDC A, R7 MOV R7, A ;     sh2. ; sh2    16 (    Ti 16;     16 ) MOV A, Ti_sh2 JNB ACC.4, Pid5ShiftUnder16 ;   >=16 -- 2   mov' MOV R0, 18h+2; R2, bank 3 MOV R1, 18h+3; R3, bank 3 MOV R2, #0 MOV R3, #0 Pid5ShiftUnder16: JNB ACC.3, Pid5ShiftUnder8 ;    >=8 -- 1   mov' MOV R0, 18h+1; R1, bank 3 MOV R1, 18h+2; R2, bank 3 MOV R2, 18h+3; R3, bank 3 MOV R3, #0 Pid5ShiftUnder8: ANL A, #07h JZ Pid5End ;       --  MOV R4, A SJMP Pid5ShiftRight Pid5NextShift: CLR C ;    C      ! Pid5ShiftRight: MOV A, R3 RRC A MOV R3, A MOV A, R2 RRC A MOV R2, A MOV A, R1 RRC A MOV R1, A MOV A, R0 RRC A MOV R0, A DJNZ R4, Pid5NextShift ; ,      ;  ,     R3:R2:R1:R0 ;   ,     IntS Pid5End: ; 4. PID += [ cD = Td * (E-Eo) ] | 16*16=>32bit Pid4: ; cD = R7:R6:R5:R4; ErrD = E-Eo CLR C MOV A, ErrL SUBB A, Err0L MOV DiffL, A MOV A, ErrH SUBB A, Err0H MOV DiffH, A MOV C, ACC.7 ;    MOV DiffS, C ;   E-Eo JNC Pid4Mul ; Diff -- ,   MOV A, DiffL CPL A ADD A, #1 MOV DiffL, A MOV A, DiffH CPL A ADDC A, #0 MOV DiffH, A Pid4Mul: ; R7:R6 = DiffH*TdH ; MOV A, DiffH =    A=DiffH MOV B, TdH MUL AB MOV R6, A MOV R7, B ; R5:R4 = DiffL*TdL MOV A, DiffL MOV B, TdL MUL AB MOV R4, A MOV R5, B ; R6:R5 += DiffH*TdL MOV A, DiffH MOV B, TdL MUL AB ADD A, R5 MOV R5, A MOV A, R6 ADD A, B MOV R6, A MOV A, R7 ADDC A, #0 MOV R7, A ; R6:R5 += DiffL*TdH MOV A, DiffL MOV B, TdH MUL AB ADD A, R5 MOV R5, A MOV A, R6 ADD A, B MOV R6, A MOV A, R7 ADDC A, #0 MOV R7, A ; 6. PID = E + cI + cD | 32bit Pid6: ; R3:R2:R1:R0  cI,   IntS; ; R7:R6:R5:R4 = cD;   DiffS ; E     JB IntS, ChkDiffN JNB DiffS, Pid6Add ; Int>0, Diff>0 => Add SJMP Pid6Sub ; Int>0, Diff<0 => Sub ChkDiffN: JNB DiffS, Pid6Sub ; Int<0, Diff>0 => Sub ; Int<0, Diff<0 => Add Pid6Add: ;   =>       MOV A, R0 ADD A, R4 MOV R0, A MOV A, R1 ADDC A, R5 MOV R1, A MOV A, R2 ADDC A, R6 MOV R2, A MOV A, R3 ADDC A, R7 MOV R3, A JNC Pid6Err ;    -      MOV R3, #0FFh MOV R2, #0FFh MOV R1, #0FFh MOV R0, #0FFh SJMP Pid6Err Pid6Sub: ;   --         CLR C MOV A, R4 SUBB A, R0 MOV R0, A MOV A, R5 SUBB A, R1 MOV R1, A MOV A, R6 SUBB A, R2 MOV R2, A MOV A, R7 SUBB A, R3 MOV R3, A JNC Pid6Err ;    --     DiffS CPL DiffS ;   ,  DiffS      MOV R6, #0 ; R6=0 MOV A, R0 CPL A ADDC A, R6 ; R6=0, C=1 =>  +1 MOV R0, A MOV A, R1 CPL A ADDC A, R6 ; + MOV R1, A MOV A, R2 CPL A ADDC A, R6 MOV R2, A MOV A, R3 CPL A ADDC A, R6 MOV R3, A Pid6Err: MOV R6, #0 ; R6=0 ;  R3:R2:R1:R0 --  cI+cD;    DiffS ;  / Err,     ;   Err  DiffS MOV R4, ErrL MOV A, ErrH JB ACC.7, Pid6ChkDiffS JNB DiffS, Pid6SumErrNoInv ; Err>0, Diff>0 => NoInv SJMP Pid6SumErrInv Pid6ChkDiffS: JNB DiffS, Pid6SumErrNoInv ; Err<0, Diff>0 => NoInv Pid6SumErrInv: ;  Err    DiffS --  SETB C ;     C MOV A, ErrL CPL A ADDC A, R6 ; A+=R6+C, R6=0 C=1 => A+=1 MOV R4, A ; R4=ErrL MOV A, ErrH CPL A ADDC A, R6 Pid6SumErrNoInv: MOV R5, A ; ErrH Pid6SumErr: ; ,  R5:R4  Err,     DiffS;   -  MOV A, R0 ADD A, R4 MOV R0, A MOV A, R5 CLR F0 JNB ACC.7, Pid6SubErrPos SETB F0 MOV R6, #0FFh ;   =>  FF Pid6SubErrPos: ADDC A, R1 MOV R1, A MOV A, R2 ADDC A, R6 ; + MOV R2, A MOV A, R3 ADDC A, R6 ; + MOV R3, A MOV R6, #0 ;         JNC Pid6ChkF0 JB F0, Pid7 ; Err<0,   =>   ,   SJMP Pid6SumOv ; Err>0,   =>  Pid6ChkF0: JNB F0, Pid7 ; Err>0,   =>   ;SJMP Pid6SumUf ; Err<0,   =>   Pid6SumUf: ;  Err<0    =>   CPL DiffS MOV A, R0 CPL A ADD A, #1 ; C=?,   1   MOV R0, A MOV A, R1 CPL A ADDC A, R6 MOV R1, A MOV A, R2 CPL A ADDC A, R6 MOV R2, A MOV A, R3 CPL A ADDC A, R6 MOV R3, A SJMP Pid7 ;     DiffS    Pid6SumOv: ;   =>    MOV R0, #0FFh MOV R1, #0FFh MOV R2, #0FFh MOV R3, #0FFh ; 7. U = K*PID/256 | 32bit*16bit/8bit => 40bit, ; |    10bit ; |   Pid7: ;  R3:R2:R1:R0   PID,  DiffS   ;   K*PID/256,    10 ; K  ,   PID < 0 =>  JB DiffS, Pid7Umin ;       16 , ;   R3 != 0 =>      MOV A, R3 JNZ Pid7Umax ; [R2:R1:R0 * KH:HL] = [R7:R6:R5:R4:R3] ; ,     R7=0 R6=0, ;  ,  R7  R6    ;    ; R7:R6 = R2*KH MOV A, R2 JZ Pid7S1 MOV A, KH JNZ Pid7Umax ;  R2!=0  KH!=0 => R7:R6>0 =>  Pid7S1: ; R6:R5 = R2*KL MOV A, R2 MOV B, KL MUL AB MOV R5, A MOV A, B JNZ Pid7Umax ;  R6 > 0 =>  ; R6:R5 = R1*KH MOV A, R1 MOV B, KH MUL AB ADD A, R5 JC Pid7Umax ;  R6 > 0 =>  MOV R5, A MOV A, B JNZ Pid7Umax ;  R6 > 0 =>  ; R5:R4 = R0*KH MOV A, R0 MOV B, KH MUL AB MOV R4, A MOV A, R5 ADD A, B JC Pid7Umax ;  R6 > 0 =>  MOV R5, A ; R5:R4 = R1*KL MOV A, R1 MOV B, KL MUL AB ADD A, R4 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, B JC Pid7Umax ;  R6 > 0 =>  MOV R5, A ; R4:R3 = R0*KL MOV A, R0 MOV B, KL MUL AB RLC A ; C = R3>=0x80, Z=R3>0x80 MOV R3, #0FFh ; R3<>0x80 =>  JNZ Pid7S2 MOV R3, #0FEh ; R3==0x80 =>    Pid7S2: MOV A, R4 ADDC A, B ;  , ,  - ANL A, R3 ;        --     MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, R6 ; R6=0     ,           JC Pid7Umax ;  R6 > 0 =>  MOV R5, A ; R5:R4 =>   16   ;    R5:R4  Umax/Umin MOV A, UmaxL SUBB A, R4 ; C=0    MOV A, UmaxH SUBB A, R5 JC Pid7Umax ;  R5:R4>Umax => R5:R4 = Umax MOV A, UminL SUBB A, R4 ; C=0    MOV A, UminH SUBB A, R5 JNC Pid7Umin ;  R5:R4<Umin => R5:R4 = Umin ;   MOV UH, R5 MOV UL, R4 SETB UReady AJMP CalcExit Pid7Umax: ;    MOV UH, UmaxH MOV UL, UmaxL SETB UReady AJMP CalcExit Pid7Umin: ;    MOV UH, UminH MOV UL, UminL SETB UReady AJMP CalcExit

IX。暴露の適用。

したがって、計算された影響があり、それを適用することがタスクです。このために、周波数が50 Hzの一般的な作業サイクルが機能します。偶数サイクルで-測定と計算が実行され、奇数サイクルで-効果の適用。したがって、一般的なスキームが得られます。パワーが設定され、測定と計算が1つの正弦波を通じて行われ、新しい正弦波の適用が別の正弦波を通じて行われます。

X.落とし穴。

差分スキームと比較して、直接スキームには落とし穴がほとんどありません。ここに私が見たもののリストを示します。

ディメンションの会計処理 。最も重要で最も一般的な間違い。何がK、Ki、Kdであるかを指定せずに、U = K *（Err + Ki * Int + Kd * Diff）だけを取ることはできません。そして、どのような精度で。時間の次元の逆数を持つ係数Kiにとって特に重要です-演算が整数である場合、DIVISIONが必要であり、整数の逆数は表現できないため、乗算するのは簡単ではありません。
会計記号 。 2番目は非常に重要です-記号の検討。すべての操作はシンボリックでなければならず、積分はシンボリックに累積する必要があります-比例成分を置き換えるだけでなく、たとえば外部の影響に耐えることができるため-混合物自体の熱; そして彼のサインは負です。
オーバーフローの説明 。 0％から100％の電力を取得するか、計算された電力が100％を超えるか0％未満であるという事実を取得することが重要です。たとえば、否定的な結果が得られた場合、すべての計算を行う必要はありません。ただし、同時に、製品の追加中にオーバーフローが発生する可能性があることを考慮することが重要です。また、「100％以上」として考慮する必要があり、オーバーフロー後に結果が残ることはありません。これは主に、必要な場合に規制の欠如に悩まされます-オブジェクトは必要な温度より低く、電力は供給されません
計算時間の会計 。大規模な乗算（実現曲線、除算も含む）の必要性には時間がかかるため、最悪の場合の計算の実行時間を計算することは非常に重要であり、測定間の空き時間よりも短くする必要があります。そうしないと、管理されていないオブジェクトが「動作しているように見えますが、何らかの理由で動作していないようです。

Xi。結論

その結果、直接実装方式には差分方式の問題はありませんが、より多くの計算コストが必要になります。ただし、適切な実装を行うと、直接回路は安価な8ビットマイクロコントローラーでも非常に適用可能であり、より予測可能な結果が得られます。

DIY PIDコントローラー

I.問題の声明

II。 理論的紹介

III。 誰が規制機関を使用すべきですか？

IV。 機能の範囲。

V.カスタマイズの範囲。

VI。 電源管理。

VII。 入力測定

Viii。 影響の計算

IX。 暴露の適用。