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使用F103系列,PID算法做温控,方案讨论

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发表于 2018-6-25 10:25:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
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有一个方案,我自己觉得有问题,但是因为我是新员工周围人没耐心听我讲,发出来大家讨论下:
1.描述:
我们最近移植了别人的一套温控代码,用到我们自己的设备上,温控用的是PID算法控制。
设备一共有10路加热模块,需求是通过PID控制温度稳定在设定的温度值。
比如设定模块1为50度,模块2为80度、模块3为120度,其他模块类似,那么加热器
使温度稳定在50度、80度、120度,误差为正负0.5度。温度探头为pt1000,ADC芯片型号为AD7793,通过SPI方式做数据通信。
这10路加热模块采用的加热片功率并不是一样的,总共有3种不同功率,分别为16W、60W、100W。
但是控制这10路加热器的PID算法参数都是同一份工程里面的同一套参数值,
控制逻辑也都是一样的,我在看过代码还有了解了一下PID算法控制后,
就觉得这方案不太合适,不能这10路温控模块都用同一套PID参数值,应该是不同的加热器用不同的PID参数,
但是大家也没耐心听我讲,所以分享出大家讨论下。也不知道我的分析是不是对的,希望有经验的前辈分析一下,谢谢!


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1. pid的参数确实和工作温度、加热器的满载功率关系不大,而是由负载的特性决定的。比如导热率,体积,结构,加热端到测温点的路径等等,这些不随时间变化的量是真正影响pid的参数的,至于温度和加热功率,他们只是pid系统的输入和输出,本来就是变化的东西。 但是如果每个负载就是不一样,那就应该用不同的参数。实际上除了特殊的几种场合,大多数情况的负载特性都是不一样的。你们用的东西如果不确定是不是效果一样的,就找负责 ...
不回答我问题我就卖萌给你看。
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发表于 2018-6-25 10:25:48 | 显示全部楼层
1. pid的参数确实和工作温度、加热器的满载功率关系不大,而是由负载的特性决定的。比如导热率,体积,结构,加热端到测温点的路径等等,这些不随时间变化的量是真正影响pid的参数的,至于温度和加热功率,他们只是pid系统的输入和输出,本来就是变化的东西。
但是如果每个负载就是不一样,那就应该用不同的参数。实际上除了特殊的几种场合,大多数情况的负载特性都是不一样的。你们用的东西如果不确定是不是效果一样的,就找负责算法的人来仿真一下,或者搞几组参数测试一下把工作点的曲线打印出来看看。

2.就算你们多路负载用的都是一样的,从程序设计上来说,每一路的参数也应该做成可以分别配置的,你家10路用一样的不代表所有用户都这么 用,要是时间充足的话赶紧把这里给改了吧,我还没见过参数不能调整pid控制器。
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 楼主| 发表于 2018-6-25 10:26:33 | 显示全部楼层
为什么我发帖要减掉我两个积分。。。
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发表于 2018-6-25 11:08:42 | 显示全部楼层
以前一个帖子,好像是好几个做分别控制的,你找找看
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发表于 2018-6-25 11:27:35 | 显示全部楼层
你的想法是对的
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发表于 2018-6-25 11:36:03 | 显示全部楼层
你的队友是对的,一套参数足够了,不同的目标温度,假设用同一个加热器,只是相当于你设置的目标值不同罢了;假设用不同的加热器同一个目标温度,只是到达目标温度的时间长短不一样罢了;你们用的不同加热器,不同的目标温度用一套参数只能说你们的参数设计很好,适用性很广
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 楼主| 发表于 2018-6-25 11:51:57 | 显示全部楼层
szczyb1314 发表于 2018-6-25 11:36
你的队友是对的,一套参数足够了,不同的目标温度,假设用同一个加热器,只是相当于你设置的目标值不同罢了 ...

并不好。。。现在他们让我去修复这个BUG,因为现在的方案控制的温度都是在设置的目标温度附近跳动1到2度,根本稳定不在0.5度范围,所以我现在才觉得用一块板子去控制这方案有问题,觉得应该是分开,因为不同加热片功率不一样,单位时间内温度变动值不一样。同一个参数几乎很难调试使得所有模块都适用这个参数。另外我已经排除是PT1000和AD芯片读取的问题了,因为我试过常温下读取温度是正常的,之前硬件小哥一直让我更新pt1000查询表,跟这个一点关系也没有哇。
不回答我问题我就卖萌给你看。
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 楼主| 发表于 2018-6-25 11:53:20 | 显示全部楼层

希望是吧,问题是现在都没人听我的分析,就一味让我去调试。。。那个硬件的小哥还指挥我改代码,好无语
不回答我问题我就卖萌给你看。
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 楼主| 发表于 2018-6-25 11:53:35 | 显示全部楼层
nieyong 发表于 2018-6-25 11:08
以前一个帖子,好像是好几个做分别控制的,你找找看

好的  谢谢你。。。
不回答我问题我就卖萌给你看。
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发表于 2018-6-25 12:05:38 | 显示全部楼层
美丽的时光机器 发表于 2018-6-25 11:53
希望是吧,问题是现在都没人听我的分析,就一味让我去调试。。。那个硬件的小哥还指挥我改代码,好无语

改成10套参数试试又何妨
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 楼主| 发表于 2018-6-25 12:23:20 | 显示全部楼层
huangyanga 发表于 2018-6-25 12:05
改成10套参数试试又何妨

改了底层接口上层也要改,他们现在都不听我分析,去问软件经理,结果他一问三不知,就一直说代码不是他写的
不回答我问题我就卖萌给你看。
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发表于 2018-6-25 14:10:23 | 显示全部楼层
美丽的时光机器 发表于 2018-6-25 11:51
并不好。。。现在他们让我去修复这个BUG,因为现在的方案控制的温度都是在设置的目标温度附近跳动1到2度 ...

PID调整的周期频率加快试试,像温度这种量一般这个频率很低的,10套不同目标温度不同加热器共用一组PID参数都能将温度稳定在1-2度范围内说明你的PID没大的问题,只是静态误差大点,加快PID调整频率,细调下参数试试
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发表于 2018-6-25 15:32:59 | 显示全部楼层
既然现在的误差是1到2度,那么就应该先调一路到0.5度内,再看其他的达不达到,不行的话再加不同的其他套的PID参数给其他路,不然在那死钻也没用
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 楼主| 发表于 2018-6-25 16:34:24 来自手机 | 显示全部楼层
xianshasaman 发表于 2018-6-25 13:39
1. pid的参数确实和工作温度、加热器的满载功率关系不大,而是由负载的特性决定的。比如导热率,体积,结构 ...

现在已经确定代码写的就是只配置一套PID参数值,因为这个代码是移植别人家公司的,不是我们自己写的。这个改起来不知道我能不能搞定,我只是个刚毕业的新员工而已哇。。。现在就想采用这样一种思路,先找一路温度跳动的来调试,读取一下温度变化曲线,让它先稳定下来,摸索一下调试方法,然后再调其他的。说到这里其实你们应该也觉得这共用一套参数这个方案不太合理对吧
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 楼主| 发表于 2018-6-25 16:35:35 来自手机 | 显示全部楼层
szczyb1314 发表于 2018-6-25 14:10
PID调整的周期频率加快试试,像温度这种量一般这个频率很低的,10套不同目标温度不同加热器共用一组PID参 ...

先单路调试一下,我之前没有接触过PID算法,现在没什么经验
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 楼主| 发表于 2018-6-25 16:37:18 来自手机 | 显示全部楼层
feichangkunge 发表于 2018-6-25 15:32
既然现在的误差是1到2度,那么就应该先调一路到0.5度内,再看其他的达不达到,不行的话再加不同的其他套的P ...

好的,我现在还在想怎么提出来这个方案问题。。。工作经验少大家都不怎么听我讲。。。硬件小哥经常过来指挥我改代码很讨厌哇⊙ω⊙
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发表于 2018-6-25 16:47:54 | 显示全部楼层
软件被硬件指挥很正常
一分耕耘一分收获。
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 楼主| 发表于 2018-6-25 18:14:26 来自手机 | 显示全部楼层
yklstudent 发表于 2018-6-25 16:47
软件被硬件指挥很正常

可问题是我去问硬件的小伙伴,他又说不懂代码。。。那既然都不懂还指挥啥呀
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发表于 2018-6-25 22:13:40 | 显示全部楼层
明显不可能做到参数一样,哪怕是同一批板子出来,整个加热控制系统都会有差异。必须根据每个控制系统进行调整参数,当然只要硬件保证一致性,参数不会有很大的差异。
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发表于 2018-6-26 08:08:10 | 显示全部楼层
Acuity 发表于 2018-6-25 22:13
明显不可能做到参数一样,哪怕是同一批板子出来,整个加热控制系统都会有差异。必须根据每个控制系统进行调 ...

兄弟,那你卖1000套产品,还要给每套产品重新调试程序来细改PID的参数,那你们还做生意不了???
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发表于 2018-6-26 21:45:25 | 显示全部楼层
szczyb1314 发表于 2018-6-26 08:08
兄弟,那你卖1000套产品,还要给每套产品重新调试程序来细改PID的参数,那你们还做生意不了???

就看你的产品定位,高端、中端、低端。一分钱一分货,淘宝几块钱的当然是同一套参数。
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 楼主| 发表于 2018-6-27 10:36:45 来自手机 | 显示全部楼层
Acuity 发表于 2018-6-26 21:45
就看你的产品定位,高端、中端、低端。一分钱一分货,淘宝几块钱的当然是同一套参数。

问题总会得到解决滴,经理都能说不知道
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发表于 2018-6-27 11:52:11 | 显示全部楼层
你们这10个加热模块在不同的温度下,都是同时工作吗?还是有切换??PID向你们这种没有模型的情况,可以直接找到P ,I这两个数据改就行了,先P看看效果,改个百分之10 ,往上往下都试试,记录一下温度时间曲线。看看效果,在改I一样从10%,效果好了就在缩小更改的比例。
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发表于 2018-6-27 14:34:12 | 显示全部楼层
底层和上位机做成可以改pid参数的,比较灵活
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 楼主| 发表于 2018-6-27 15:44:09 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-6-27 11:52
你们这10个加热模块在不同的温度下,都是同时工作吗?还是有切换??PID向你们这种没有模型的情况,可以直 ...

嗯  10个加热模块都是设置不同温度,而且加热模块的功率不一样
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 楼主| 发表于 2018-6-27 15:44:37 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-6-27 11:52
你们这10个加热模块在不同的温度下,都是同时工作吗?还是有切换??PID向你们这种没有模型的情况,可以直 ...

嗯  10个加热模块都是设置不同温度,而且加热模块的功率不一样
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 楼主| 发表于 2018-6-27 15:45:19 | 显示全部楼层
Saul 发表于 2018-6-27 14:34
底层和上位机做成可以改pid参数的,比较灵活

要是这代码是我们公司自己写的那改起来就方便了   这代码是其他公司的,我们移植过来了
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 楼主| 发表于 2018-6-27 15:46:03 | 显示全部楼层
Saul 发表于 2018-6-27 14:34
底层和上位机做成可以改pid参数的,比较灵活

要是这代码是我们公司自己写的那改起来就方便了   这代码是其他公司的,我们移植过来了
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发表于 2018-6-28 09:22:10 | 显示全部楼层
美丽的时光机器 发表于 2018-6-27 15:44
嗯  10个加热模块都是设置不同温度,而且加热模块的功率不一样

你没回答我的问题啊?
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 楼主| 发表于 2018-6-30 15:45:12 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-6-28 09:22
你没回答我的问题啊?

啊。。。这几天太忙忘记了。。。10个加热模块都是工作在不同温度,没有切换,同时工作
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发表于 2018-7-3 09:27:55 | 显示全部楼层
美丽的时光机器 发表于 2018-6-30 15:45
啊。。。这几天太忙忘记了。。。10个加热模块都是工作在不同温度,没有切换,同时工作

如果同时工作的话极有可能需要多组不同的PID,因为,每个加热模块的加热速率不同。就是以同一个温度为目标,功率大的用的时间肯定比功率小的少。这就导致功率大的需要调整的频率就高,(你要频繁的check以免温度超了,而功率低的用的时间长,相对来说相同的时间内,温度的变化就小)。我觉的应该多组PID。不过如果非要用一个PID的话,那就按照加热功率在中间的那个加热模块来调整试试看看。效果怎么样。可以设置一个目标温度和PID,然后看看工作效果,记录一下温度上升和变化的曲线,怎么样,如果恒定温度时温度波动太大,可以加大  I  试试。
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 楼主| 发表于 2018-7-6 13:28:15 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-7-3 09:27
如果同时工作的话极有可能需要多组不同的PID,因为,每个加热模块的加热速率不同。就是以同一个温度为目 ...

试过了   多个模块用同一个PID参数不行的,举个我观察到的例子,我调试120度的加热模块达到想要的结果时候,发现60度的加热模块不适合这个参数,它根本不稳定,其他模块也类似。
我现在用一种比较笨的办法去解决,不用修改底层的PID接口。因为设置温度高的模块用的加热片功率比较大,设置温度低的加热模块用的加热片功率小。我就按照设置的温度作为界线设置不同的PID值,比如他们的放大比例系数不一样。还有就是按照温度界线设置不用的温度比较阈值,比如加热片功率大的模块,温度比较阈值就放小一点。功率小的模块设置60度时候,温度比较阈值就放大一点。这么一改,效果是比之前的好很多,基本上是可以认为之前的方案不合适了。
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美丽的时光机器 发表于 2018-7-6 13:28
试过了   多个模块用同一个PID参数不行的,举个我观察到的例子,我调试120度的加热模块达到想要的结果时 ...

多个加热模块分别工作在自己的温度范围下,每个模块再根据自己的PID参数工作。思路是对的。
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大家讨论的理论方面的东西比较多  我本人目前专门做温控方面的产品  关于PID控温这一块儿  参数设置跟场合也有有关系  你十路如果工作在不同场合 散热条件不同的情况下  当然要用不同的参数才能达到稳态下的温度标准  可能跟二楼说的负载差不多  但是你加热片的功率肯定也是影响PID参数的因素之一  所以是要综合考虑各个因素的  不一定是单一考虑PID参数就能达到好的效果
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 楼主| 发表于 2018-7-7 16:14:11 | 显示全部楼层
Dayfly 发表于 2018-7-7 11:30
大家讨论的理论方面的东西比较多  我本人目前专门做温控方面的产品  关于PID控温这一块儿  参数设置跟场合 ...

长知识长经验了
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 楼主| 发表于 2018-7-7 16:14:37 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-7-7 08:35
多个加热模块分别工作在自己的温度范围下,每个模块再根据自己的PID参数工作。思路是对的。

好   谢谢你们帮忙分析
不回答我问题我就卖萌给你看。
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发表于 2018-7-7 16:31:00 | 显示全部楼层
美丽的时光机器 发表于 2018-7-6 13:28
试过了   多个模块用同一个PID参数不行的,举个我观察到的例子,我调试120度的加热模块达到想要的结果时 ...

你是怎么得到时间温度曲线的?
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发表于 2018-7-7 16:31:24 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-7-7 08:35
多个加热模块分别工作在自己的温度范围下,每个模块再根据自己的PID参数工作。思路是对的。

大神,怎么得到时间温度曲线啊,有什么软件吗
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 楼主| 发表于 2018-7-9 08:36:52 | 显示全部楼层
高山仰止 发表于 2018-7-7 16:31
你是怎么得到时间温度曲线的?

我们有一个上位机软件,然后代码里面将ADC的值转换成温度值   然后让它连续自动发送到上位机,保存起来
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 楼主| 发表于 2018-7-9 08:37:27 | 显示全部楼层
高山仰止 发表于 2018-7-7 16:31
大神,怎么得到时间温度曲线啊,有什么软件吗

就将换算好的温度值用串口发送到上位机就好了
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发表于 2018-7-10 14:45:11 | 显示全部楼层
美丽的时光机器 发表于 2018-7-9 08:36
我们有一个上位机软件,然后代码里面将ADC的值转换成温度值   然后让它连续自动发送到上位机,保存起来

这个ADC的采样频率是多少啊?
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 楼主| 发表于 2018-7-11 08:29:20 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-7-10 14:45
这个ADC的采样频率是多少啊?

这个发送温度值频率跟ADC采样频率没有关系吧
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发表于 2018-7-11 08:52:07 | 显示全部楼层
刚刚做完一个小的温控项目,后续做一个六通道的温控项目
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 楼主| 发表于 2018-7-11 15:49:53 | 显示全部楼层
爷乐子 发表于 2018-7-11 08:52
刚刚做完一个小的温控项目,后续做一个六通道的温控项目

加油!
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发表于 2018-7-11 16:17:05 | 显示全部楼层
美丽的时光机器 发表于 2018-7-11 08:29
这个发送温度值频率跟ADC采样频率没有关系吧

采样频率肯定要大于温度波动的两倍。。一般温度波动都比较慢,不会有什么问题。就是想知道你们的温度采样频率。。。。。
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发表于 2018-7-11 17:30:19 | 显示全部楼层
xianshasaman 发表于 2018-6-25 10:25
1. pid的参数确实和工作温度、加热器的满载功率关系不大,而是由负载的特性决定的。比如导热率,体积,结构 ...

同意此建议!
PID参数一般都是可调的,只有相当少数的设备才是恒定的参数。
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 楼主| 发表于 2018-7-11 18:01:14 | 显示全部楼层
xyzjacky 发表于 2018-7-11 17:30
同意此建议!
PID参数一般都是可调的,只有相当少数的设备才是恒定的参数。

对的   必须可以调整参数。只不过我们每一路的加热都是用同一个参数,这样不合适
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 楼主| 发表于 2018-7-11 18:01:48 | 显示全部楼层
jinfeihan57 发表于 2018-7-11 16:17
采样频率肯定要大于温度波动的两倍。。一般温度波动都比较慢,不会有什么问题。就是想知道你们的温度采样 ...

我过后有时间再帮你看看吧   之前没有研究这个ADC采样多少的问题
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发表于 2018-11-13 09:59:46 | 显示全部楼层
几个月过去了,楼主你的项目好了没有?我也想请教下你
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发表于 2018-11-13 10:44:14 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享,楼主辛苦了

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