標(biāo)題: PID控制溫控器必須要PWM嗎? [打印本頁]
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-18 14:52
標(biāo)題: PID控制溫控器必須要PWM嗎?
大家好，

最近在研究PID溫控器，硬件軟件都不懂，以前沒做過，沒經(jīng)驗(yàn)，原理圖都是網(wǎng)上研究很久后自己畫出來的，不知道對不對。
板子現(xiàn)在已經(jīng)做出來了，最近在研究PID算法，研究了幾天，發(fā)現(xiàn)我的板子是不是做的有問題？

網(wǎng)上非常多的PID代碼都是通過PID輸出后，來控制PWM然后控制一個(gè)開關(guān)打開或關(guān)閉電熱絲，來控制溫度。我想問下必須通過PWM控制嗎？

我的板子上現(xiàn)在是單片機(jī)通過一個(gè)普通GPIO口連接到三極管，然后三極管連接到繼電器，通過GPIO口高低電平來控制繼電器通斷來打開或關(guān)閉電熱絲。

而且電熱絲也不在板子上，這個(gè)是給鍋爐廠用的，板子上只有繼電器，鍋爐那邊電熱絲連接到繼電器。
感覺這樣不關(guān)PWM什么事啊，沒理解。

我自己理解，控制PWM也就是控制占空比，也就是控制高電平打開的時(shí)間，和低電平打開的時(shí)間，我這個(gè)如果直接用GPIO輸出電平來控制繼電器，控制滿足相應(yīng)的高低電平時(shí)間是不是就可以了？

但是又碰到一個(gè)問題是，PID輸出如何和控制繼電器通斷的時(shí)間發(fā)生關(guān)聯(lián)呢？我用的是增量式PID算法。


作者: lkc8210    時(shí)間: 2022-11-18 15:46
PWM的重點(diǎn)是，在被控制件反應(yīng)過來之前完成一個(gè)周期
就是一個(gè)字：快！
當(dāng)你選用繼電器來控制輸出時(shí)
已經(jīng)失去了PWM的作用了
作者: meng312    時(shí)間: 2022-11-18 15:59
你理解的對，PWM控制的是占空比，其實(shí)也就是所謂的周期內(nèi)高電平開啟時(shí)間。PID輸出如何與繼電器通斷的時(shí)間發(fā)生關(guān)聯(lián)，可以這樣理解：現(xiàn)在用50%的占空比控制繼電器工作，目標(biāo)溫度是50℃，但是目前溫度維持在45℃，這時(shí)候就要考慮增加占空比，例如增加到60%，但是過了一會(huì)，發(fā)現(xiàn)溫度超出50℃了，那就說明這個(gè)占空比并不能讓加熱與散熱維持一個(gè)平衡，因此需要下調(diào)占空比，可能調(diào)節(jié)到55%，達(dá)到穩(wěn)定，這個(gè)調(diào)節(jié)的過程可以通過PID算法來實(shí)現(xiàn)，通過當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度的差值進(jìn)行計(jì)算。
作者: 名字不是重點(diǎn)    時(shí)間: 2022-11-18 16:00
PID是調(diào)校算法，PWM是控制手段，二者無直接關(guān)聯(lián)，也非硬
作者: 名字不是重點(diǎn)    時(shí)間: 2022-11-18 16:05
PID是調(diào)校算法，PWM是控制手段，2者無直接通關(guān)聯(lián)也非硬性搭配。這個(gè)可以度娘一下就明白了。
作者: Longan.Wang    時(shí)間: 2022-11-18 16:32
只要能改變發(fā)熱部件的功率就行，不管你用什么方法。PWM只是多種方法中的一種而已�。�！
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2022-11-18 18:34
繼電器也就10萬次開關(guān)壽命，你用繼電器做PWM肯定活不過調(diào)試周期。
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-18 19:25
Hephaestus 發(fā)表于 2022-11-18 18:34
繼電器也就10萬次開關(guān)壽命，你用繼電器做PWM肯定活不過調(diào)試周期。

我這個(gè)對精度要求不高，是工業(yè)上鍋爐用的，我想用PWM也用不了，因?yàn)槿思义仩t那邊加熱棒根本沒PWM控制，是直接加電斷電控制的，簡單粗暴。所以只能用繼電器了，
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-18 19:30
meng312 發(fā)表于 2022-11-18 15:59
你理解的對，PWM控制的是占空比，其實(shí)也就是所謂的周期內(nèi)高電平開啟時(shí)間。PID輸出如何與繼電器通斷的時(shí)間發(fā) ...

這種原理我是理解的，關(guān)鍵是PID輸出的是溫度的偏差量，而控制繼電器需要的是打開和關(guān)閉的時(shí)間，我現(xiàn)在的疑問是，怎么把偏差量和控制時(shí)間建立關(guān)聯(lián)？
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2022-11-18 19:33
hxdby 發(fā)表于 2022-11-18 19:25
我這個(gè)對精度要求不高，是工業(yè)上鍋爐用的，我想用PWM也用不了，因?yàn)槿思义仩t那邊加熱棒根本沒PWM控制，是 ...

用觸發(fā)變壓器+可控硅控制啊，控制半波個(gè)數(shù)。
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-18 19:53
Hephaestus 發(fā)表于 2022-11-18 19:33
用觸發(fā)變壓器+可控硅控制啊，控制半波個(gè)數(shù)。

其實(shí)我這板子是抄別人的，我買了一塊用量非常大的工業(yè)溫控器核心板，我看他板子上就是用了一個(gè)普通繼電器，沒什么特別的東西，所以我也跟著用了繼電器。
作者: 啤酒瓶子老大    時(shí)間: 2022-11-20 01:12
簡單粗暴就用簡單粗暴的方法，直接控制繼電器的時(shí)間。比如開啟1分鐘，停止1分鐘，這樣假設(shè)就是占空比是50%。然后調(diào)節(jié)開啟的時(shí)間和關(guān)閉的時(shí)間唄。
如果電爐功率很大，可以參考用繼電器控制時(shí)間的方法。畢竟開啟一次怎么的也得幾分鐘。要不溫度肯定到不了啊。如果電爐功率不大，可以用可控硅的方式。控制導(dǎo)通角也是控制時(shí)間，控制曲線相對平滑了很多。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2022-11-20 03:06
hxdby 發(fā)表于 2022-11-18 19:53
其實(shí)我這板子是抄別人的，我買了一塊用量非常大的工業(yè)溫控器核心板，我看他板子上就是用了一個(gè)普通繼電器 ...

你的板子肯定不是PWM，應(yīng)該是上下限bang-bang控制，超過上限停止，低于下限開始，真要是PWM你的繼電器根本活不過三天。
作者: 微微人生    時(shí)間: 2022-11-20 12:38
繼電器控制和PWM控制沒區(qū)別，只是看軟件怎么寫就好
鍋爐，很大，用繼電器也可以了，控制加熱和斷開時(shí)間，比如，加熱五分鐘，關(guān)閉五分鐘，就是占空比五十了
還有個(gè)辦法，就是看下鍋爐得電加熱結(jié)構(gòu)，大型得鍋爐，都是幾個(gè)加熱管并聯(lián)加熱得，一個(gè)加熱管有時(shí)都是三個(gè)加熱管合并組成得
可以考慮給每個(gè)加熱管單獨(dú)用繼電器控制，這樣就不用改造過濾
又能實(shí)現(xiàn)PWM得效果，分開控制各個(gè)管子得加熱時(shí)間，就可以實(shí)現(xiàn)PWM得效果，
配合PID，計(jì)算需要加熱得百分比，用時(shí)間和加熱棒得數(shù)量，共同去控制實(shí)現(xiàn)
作者: Y_G_G    時(shí)間: 2022-11-21 17:15
鍋爐控制就是一個(gè)上限和一個(gè)下限開關(guān)控制,沒有PWM的,也沒有什么PID的
繼電器肯定是用不了PID的,小電流繼電器10萬次左右的開關(guān)壽命
大電流就一更少了,用不了幾天,你繼電器就壞了
作者: weirocg    時(shí)間: 2022-11-22 12:48
用繼電器還是PWM主要取決于精度要求，再來的是產(chǎn)品功能品質(zhì)定位
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-23 20:54
Y_G_G 發(fā)表于 2022-11-21 17:15
鍋爐控制就是一個(gè)上限和一個(gè)下限開關(guān)控制,沒有PWM的,也沒有什么PID的
繼電器肯定是用不了PID的,小電流繼電 ...

確定嗎？我買的板子，人家說明書清楚清楚寫的就是PID算法控制，比例，積分，微分時(shí)間都可以設(shè)定，還有AT自整定功能。板子上就是普通繼電器，型號(hào)我都查過了。這里的PWM也許不是你理解的那種PWM，可能是一個(gè)周期非常長的PWM
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-23 20:57
Hephaestus 發(fā)表于 2022-11-20 03:06
你的板子肯定不是PWM，應(yīng)該是上下限bang-bang控制，超過上限停止，低于下限開始，真要是PWM你的繼電器根 ...

是不是PWM不知道，但是確實(shí)機(jī)械式繼電器+PID算法控制，如果是上限停止，下限開始，那應(yīng)該和PID沒什么關(guān)系，但是看他們的說明書，人家寫的就是PID算法，比例，積分，微分時(shí)間都可以設(shè)定，還帶自整定功能。
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-23 21:19
Y_G_G 發(fā)表于 2022-11-21 17:15
鍋爐控制就是一個(gè)上限和一個(gè)下限開關(guān)控制,沒有PWM的,也沒有什么PID的
繼電器肯定是用不了PID的,小電流繼電 ...

你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調(diào)節(jié)，還有自整定功能。而且買了的板子不是別人DIY產(chǎn)品，是實(shí)實(shí)在在的量產(chǎn)定制產(chǎn)品，大量工廠在用的，我們的客戶也在用這個(gè)板子，現(xiàn)在就是幫客戶仿制這個(gè)板。

我還是需要做過工業(yè)溫控器的人的建議，而不是一堆靠想象的在那里發(fā)言的
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-23 21:19
Hephaestus 發(fā)表于 2022-11-20 03:06
你的板子肯定不是PWM，應(yīng)該是上下限bang-bang控制，超過上限停止，低于下限開始，真要是PWM你的繼電器根 ...

你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調(diào)節(jié)，還有自整定功能。而且買了的板子不是別人DIY產(chǎn)品，是實(shí)實(shí)在在的量產(chǎn)定制產(chǎn)品，大量工廠在用的，我們的客戶也在用這個(gè)板子，現(xiàn)在就是幫客戶仿制這個(gè)板。

我還是需要做過工業(yè)溫控器的人的建議，而不是一堆靠想象的在那里發(fā)言的
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2022-11-24 00:10
hxdby 發(fā)表于 2022-11-23 20:57
是不是PWM不知道，但是確實(shí)機(jī)械式繼電器+PID算法控制，如果是上限停止，下限開始，那應(yīng)該和PID沒什么關(guān)系 ...

說明書有沒有寫這個(gè)控制器的壽命是幾天？
作者: 1314520jieber    時(shí)間: 2022-11-24 10:33
PID配PWM的好處是可以把控制精度做到精細(xì)化，繼電器的響應(yīng)和壽命達(dá)不到要求，至于說是否剛需，真不是
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-24 10:47
Hephaestus 發(fā)表于 2022-11-24 00:10
說明書有沒有寫這個(gè)控制器的壽命是幾天？

寫過，一天。你沒做過憑想象和我在這死磕啥呢？？？我是買了別人的板子，而且我的客戶他們用的也是這個(gè)板子，客戶也給我寄過板子，我拆開研究過，不需要你在這里憑想象胡說八道。你啥都沒做，在這里胡說啥呢？我從其他做過工業(yè)溫控的大廠那里了解到，繼電器+PID是完全可行的，你不需要再回復(fù)我了，啥都不懂，在那里死磕，鄙視你
作者: TTQ001    時(shí)間: 2022-11-25 02:03
PID算法是反饋控制的方法，PWM是實(shí)現(xiàn)PID結(jié)果輸出的眾多方法之一。
作者: Y_G_G    時(shí)間: 2022-11-25 09:02
hxdby 發(fā)表于 2022-11-23 21:19
你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調(diào)節(jié)， ...

就按0.1HZ來算,一個(gè)小時(shí)就是360次的開關(guān),一天就是360*24=8640次開關(guān)
如果是大電流,5A以上,不到十天,這個(gè)繼電器就開始接觸不良了
當(dāng)然,你也可以反問我"你怎么知道一個(gè)繼電器的壽命只有幾萬次有開關(guān)而已,你是自己做過還是憑自己想象？"
那我沒話說了
一個(gè)PWM的周期10秒,我不認(rèn)為,這還叫PWM,你非得覺得這是PWM,那就是了,不跟爭
作者: aayon1979    時(shí)間: 2022-11-25 14:36
PWM用的人多吧，能得到大家都用的方法就是好方法
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-25 21:45
Y_G_G 發(fā)表于 2022-11-25 09:02
就按0.1HZ來算,一個(gè)小時(shí)就是360次的開關(guān),一天就是360*24=8640次開關(guān)
如果是大電流,5A以上,不到十天,這個(gè) ...

其實(shí)這個(gè)問題我也是一直不理解的，我確實(shí)拿到的板子就是普通繼電器+PID控制的，而且客戶用了好幾年了，沒啥問題，客戶還寄了一套板子給我研究，我們是打算仿制他們的板子，全套資料都拿到了。從理論上分析，繼電器確實(shí)不適合PID，但我真的不理解他們是怎么用PID控制繼電器不出問題的。

溫控是大慣性滯后系統(tǒng)，按照60s的控制周期來算，一年繼電器也要開關(guān)接近30萬次了。所以為了安全起見，我把方案換成可控硅控制了，我之前用的繼電器是4塊多一個(gè)，發(fā)現(xiàn)可控硅更便宜，外加一個(gè)光耦也才3快多。

感謝以上回復(fù)過的朋友們的幫助，后面就開始研究單片機(jī)控制可控硅了。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2022-11-26 01:01
曾經(jīng)有個(gè)項(xiàng)目，客戶要求26萬次全使用周期壽命試驗(yàn)，我自己打了測試臺(tái)，一共使用了3套繼電器，每套用到10萬次就完蛋了，簧片酥掉了，明顯的金屬疲勞問題。

就這這還是小信號(hào)，沒有大電流，只測試了簧片的壽命，如果大電流，測試的是觸點(diǎn)的壽命，很可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到10萬次。樓主無知我也就是原諒了，如此大言不慚只能讓人笑掉大牙。
作者: xo37    時(shí)間: 2022-11-26 07:31
pid 溫控加熱 一般是以下幾種情況：
1. 開關(guān)量控制：中間繼電器、固態(tài)繼電器等，這個(gè)是靠導(dǎo)通時(shí)長 & 斷電時(shí)長來控制的；
    一般來說，這個(gè)情況下溫控精度不會(huì)太高，因?yàn)榧訜峁芤慈_，要么全關(guān)；
    另外，這個(gè)工況下，建議采用無物理觸點(diǎn)的固態(tài)繼電器，其他繼電器壽命是個(gè)問題；
2. PWM控制：可控硅，這個(gè)情況下，通過PWM控制可控硅，從而控制加熱管的加熱功率大小；
   這個(gè)工況下，理論精度比上種高；
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-26 08:45
xo37 發(fā)表于 2022-11-26 07:31
pid 溫控加熱 一般是以下幾種情況：
1. 開關(guān)量控制：中間繼電器、固態(tài)繼電器等，這個(gè)是靠導(dǎo)通時(shí)長 & 斷電 ...

是的，我的比較簡單，是屬于第一種，全開或全關(guān)的，靠定時(shí)器模擬一個(gè)類似PWM的信號(hào)，然后根據(jù)PID計(jì)算出的占空比來控制繼電器開或關(guān)，不過計(jì)算出的占空比就是時(shí)間了，比如我設(shè)置的PWM周期是60s，就根據(jù)占空比來計(jì)算60s的百分比來開多長時(shí)間，關(guān)多長時(shí)間
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-26 08:57
Hephaestus 發(fā)表于 2022-11-26 01:01
曾經(jīng)有個(gè)項(xiàng)目，客戶要求26萬次全使用周期壽命試驗(yàn)，我自己打了測試臺(tái)，一共使用了3套繼電器，每套用到10萬 ...

確實(shí)不太懂，這個(gè)是事實(shí)，所以需要學(xué)習(xí)，也就是跟著論壇里的前輩們多學(xué)習(xí)，感謝你們的幫助和回復(fù)！
作者: Y_G_G    時(shí)間: 2022-11-26 12:37
hxdby 發(fā)表于 2022-11-25 21:45
其實(shí)這個(gè)問題我也是一直不理解的，我確實(shí)拿到的板子就是普通繼電器+PID控制的，而且客戶用了好幾年了，沒 ...

如果要精確,你還得加一個(gè)過零檢測電路
如果要求不高,不用過零也行,但PWM頻率就得很低,5HZ控制也差不多,我以前做過一個(gè)電烙鐵,就是沒有過零,PWM就是5HZ,用著感覺也行
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-11-26 12:53
Y_G_G 發(fā)表于 2022-11-26 12:37
如果要精確,你還得加一個(gè)過零檢測電路
如果要求不高,不用過零也行,但PWM頻率就得很低,5HZ控制也差不多, ...

我現(xiàn)在是用moc3063過零檢測光耦，加上BT137可控硅，關(guān)斷時(shí)，如果不在零點(diǎn)，最大有半波周期的延遲，大概也就10ms，我的溫控系統(tǒng)PWM控制周期是60s，最小可控硅控制周期是3s，所以10ms的延遲可以忽略了，直接單片機(jī)IO控制光耦的高低電平就行了
作者: Y_G_G    時(shí)間: 2022-11-27 12:37
hxdby 發(fā)表于 2022-11-26 12:53
我現(xiàn)在是用moc3063過零檢測光耦，加上BT137可控硅，關(guān)斷時(shí)，如果不在零點(diǎn)，最大有半波周期的延遲，大概也 ...

PWM控制周期是60s
這是什么意思?PWM周期60S嗎?
如果是這樣,這PID還有用嗎?積分項(xiàng)得多久才能發(fā)揮主要作用呀?
作者: hxdby    時(shí)間: 2022-12-6 11:53
Y_G_G 發(fā)表于 2022-11-27 12:37
PWM控制周期是60s
這是什么意思?PWM周期60S嗎?
如果是這樣,這PID還有用嗎?積分項(xiàng)得多久才能發(fā)揮主要作 ...

是的，初步定為60s，因?yàn)槟莻�(gè)溫度升溫很慢，大概1分鐘升溫1℃，所以初步定60s, 具體還要去現(xiàn)場調(diào)試的
作者: zgrfox110    時(shí)間: 2022-12-8 17:17
hxdby 發(fā)表于 2022-11-23 21:19
你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調(diào)節(jié)， ...

小的反應(yīng)快的用PWM控制，大的反應(yīng)慢的，就用繼電器也行，比如每個(gè)周期100秒，控制繼電器導(dǎo)通時(shí)間在0-100秒控制控制就行，按照0-100%來輸出！按照時(shí)間計(jì)算繼電器動(dòng)作次數(shù)，大概的使用時(shí)間！當(dāng)然，要加熱物體要大，不能一加熱就過了！不要聽他們說必須干啥干啥！如果工廠間歇使用，沒問題，如果是連續(xù)使用，要考慮使用時(shí)間，或者是維修成本！
作者: guobaox1981    時(shí)間: 2022-12-8 20:20
樓主說的情況，我覺得首先成品板繼電器動(dòng)作頻率沒那么夸張。根本不是常規(guī)意義上的固定周期PWM。鍋爐溫控是一個(gè)大慣量系統(tǒng)。也不需要太高精度，就算是使用PID+PWM控制控制曲線也不見得很理想。
  成品板使用的比例，積分，微分參數(shù)，我認(rèn)為可以從這個(gè)思路出發(fā)，內(nèi)部定義一個(gè)PID輸出偏差上下限，溫度PID計(jì)算后控制值與上下限比較，大就打開繼電器。然后控制值換算成繼電器接通時(shí)間。定期更新清零。小于下限關(guān)閉繼電器，控制值換算成停止時(shí)間。實(shí)現(xiàn)繼電器接通和關(guān)閉時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)整。由于鍋爐溫控是大慣量系統(tǒng)繼電器開關(guān)周期可以幾分鐘到幾十分鐘。繼電器壽命完全沒問題。
   PID參數(shù)方面比例占比大也就溫度偏差值啟動(dòng)繼電器，比如說比例小溫度偏小10度啟動(dòng)，大10度關(guān)閉。比例值大偏差2度啟停。積分時(shí)間會(huì)比較長秒-小時(shí)。微分也比較長。
作者: coody_sz    時(shí)間: 2022-12-9 16:18
繼電器輸出的溫控器就不用常規(guī)意義上的PWM，但是其控制原理還是類似的，很慢的PWM而已。



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