STM32 单片机 PID 加温项目的调试经验与心得分享 手上有一个项目需要有加热功能(目标 65℃左右)，刚开始也没怎么在意，最开始只是想着 一个普通的加热功能无非就是接近目标温度的时候开始间段加温（类似发光二极管闪烁的状 态），等到了实际加热的时候发现用这种方法可以控温，但是控温上下幅值过高，虽说项目 对精度要求不高，个人有点强迫症，想着要做就做好，然后在网上查询了一下控温方式的几 种算法，基本上 90%的都是用 PID，好那就开始着手研究 PID 了，查阅了大量的相关文献， 对 PID 的原理也懂了(能查到的都是通篇大道理，可是能实际应用的少之又少)，关于 PID 的算法网上也是一大堆，说实话我也看不懂，也没心思取研究他的算法，干脆直接在网上找 源代码好了，源代码倒是很多，大部分都不是很完善,没办法只要算法是正确的就行了，有 了算法，具体怎么用就只能靠自己写了。 下面开始直入核心阶段 1：什么是 PID，PID 的发展史，，这些问题自行百度，我只简单的描述一下，比如设定 65℃， 当温度上升到 60℃的时候开始启用 PID 加热方式，然后由 PID 进行温度控制，因为有 PID 的存在，实际温度会在 65℃上下浮动，浮动的精度由多种因素决定。精度控制在+-0.5℃还 是很好控制的。 2 ：PID 公式，PID 公式网上也是一搜一大把，我也看不懂，在网上找到了 PID 公式的源代 码那就不需要研究他是怎么计算的，没什么意义，就跟 1+1 为什么等于 2 一样，我们要用的 是公式计算出来的值，至于为什么得到了这样的一个值不是我们所关心的，这个值具体怎么 用在网上能找到的相关问题很少，至少我是没找到的，后来经过我反复印证，PID 公式计算 出来的这个值是一个任意值，所谓的任意值指的是我想要一个什么样的结果就让 PID 计算出 什么样的结果，比如，我要让 PID 输出的结果在 0-100 也可以，0-1000-10000-50000 都可 以，包括输出负数也是可以的，PID 核心的东西是我们要用到的这个值，既然这个值是由我 们来控制的，那么我就把这个值控制在 0-100，这个值我们已经决定好了，这个值怎么应用 到实际工程当中呢？ 我的目标温度是 65℃，实际温度<=60 的时候由单片机持续输出低电平信号(持续加热)， 当温度>=60.1℃的时候开始用 PID 加热方式，所谓的 PID 加热方式就是，把 PID 计算出来的 值用作加热的时间，这个时间怎么对应呢，刚刚我们提到过 PID 的值由我们决定让他的结果 在 0-100 之内，然后我们利用定时器设置一个定时时间在 10 毫秒钟的加热周期(这里按照自 

己实际项目来调整，只能先进行测试之后得到一个大概值，在结合实际情况来调整)，当 PID 算出来的结果是 100，那么就是加热 10ms*100(也就是持续加热 1 秒中)，当 PID 的值是 25 的时候就是加热 10*25=250ms(还有 750ms 是处于不加温的时间段)，这个时候 PID 的值和加 热的时间已经对应上了，这个不难理解，到了这里 PID 这个公式本身也算是讲完了，但是在 实际应用的时候还有非常多的问题，这次一并把个人所得得经验也分享出来，刚刚讲到到了 60.1℃就开启 PID 算法(开启就是让 PID 公式计算一次，得到一个值，既然是要让 PID 自行 控温，那么就需要不停得让 PID 进行计算，一旦 PID 得值发生了变化，控制加热得时间也就 变化了，那么 PID 多长时间计算一次呢，这个问题没有人能回答，只能说按照实际工程来调 整，我测试加热得时候是每 2 秒中计算一次，如果用在电机上进行调速 2 秒中计算一次肯定 不行，调速的话肯定是毫秒级别了)， 3：PID 参数的调整，第 2 部分所以的功能已经完善了，但是要想达到很高的精度还得进行 PID 的三个参数调整，P 值，I 值，D 值，这个三个参数调整也是最费时间的，也是最难调整 的，我也是查阅了大量相关资料才慢慢调出来，前前后后调了 3 天，第 4 天才算是稳定下来 了。 说一下我的调整经验吧，首先调 P 值，I 和 D 全部设定为 0，P 值可以从 1 开始调，慢慢加， 调到什么样才算正常呢？还是拿我的经验来说吧，目标温度 65℃，当 PID 控制温度在 65℃ 上下徘徊的时候就是最佳状态(我的实际情况是 P 值设定为 15 的时候，最高温度是在 66.3， 最低温度在 63.9)，简单的说就是 P 值调到在目标值在设定值上下徘徊的时候就对了（徘徊 幅度越小越好）。 好了这个时候就开始调整 I 值，I 值得设定也是和 P 值一样，慢慢调试，我刚开始是从 1 开 始往上加，结果发现整个 PID 都失去控制了，因为是第一次用 PID 也是没经验，查了资料才 知道 I 值一般都是很小，然后开始从 0.1 开始调整，反正就是一直调整呢，最后把 I 值调整 在 0.05 的时候温度已经很平稳了，这个时候实际温度稳定在 64.5-65.4 之间了，和没有 I 值得时候相对稳定一些了，关键得问题是时间越长越稳定，个人觉得 I 值调整是在 P 值得基 础上让实际温度和无限接近设定温度(上下浮动越小越好)，I 值确定了，开始调 D 值，D 值 调整的目的是为了弥补 PID 因为环境温度变化或者是加热器件的功率变化导致控温误差变 大而来的，所以我在调整 D 值得时候拿一个扇子给加热器件进行加速散热，后来把 D 值确定 在 0.03 的时候发现用扇子额外散热和不用扇子的已经没有什么区别了。调完 I 值得时候可 以发现 D 值调不调整感觉意义也不大了，之前查到得资料 D 值得作用就是能预测未来(预测 未来是个人得一个理解，这也是 PID 得精华所在)，这个所谓得预测未来的值，是当外界加 

热环境或者加热功率发生了变化依然不影响之前所调整得精度，比如你夏天调好得精度，不 会因为到了冬天而让精度发生了变化，当然了这个也不是绝对得，比如你之前用的是 100W 得加热方式在调整，你突然把加热器换成 2000W 的加热器，那肯定是不行的，也没有哪个 PID 算法能做到这么大的范围让它自动调整（串级 PID 估计可以达到这个条件）。 //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- 4：下面开始分享 PID 源代码是怎么使用的， float pid_p;//P 值 float pid_i;//I 值 float pid_d;//D 值 unsigned intZLG_pid_val_mid;//PID 计算的值存放变量， /************************ZLG_PID 控制算法*************/ void ZLG_PID() { int dError=0,Error=0,B; //--------------------- Error=ZLG_SpeedSet-ZLG_CurrentSpeed;//当前误差 //PID 算法第一步 设定转速减去当前转速 赋值给 Error ZLG_sumError=Error+ZLG_sumError;//误差和 dError=Error-ZLG_lastError;//误差偏差 ZLG_lastError=Error; B=pid_p*Error+pid_i*ZLG_sumError+pid_d*dError; //---------------------- if(B>100) ZLG_pid_val_mid=100;//pid_val_midPWM 占空比宽带/ //-------------------- if(B<0) ZLG_pid_val_mid=0;// PWM 占空比宽带 //---------------------- if(B>=0&&B<=100) ZLG_pid_val_mid=B;//PID 计算出来的值存放在这里， } 这个函数就是 PID 的核心，每调用一次就进行一次 PID 的计算(每计算一次也就会得到一个 PID 计算出来的值，这个值就是我上面提到的 加热时间) PID 本身的计算方法这里就已经完成了，但是这个值具体怎么使用呢，PID 本身又该怎么调用呢？ 我这里用到了 2 个定时器，定时器 1 每隔 2 秒中进行一次 PID 运算(2 秒中的时间也是我调试出来的，具体项目具体调整)，代码如下： if(TIM4->SR&0X0001)//溢出中断 { P0_xin_hao_Time++;//P0 信号灯闪烁 

//---------------------------- //ZLG PID 运算 if(biao_zhi_wei.ZLG_PID_kai_guan==1)//ZLGPID 启动了，温度到了 60.1℃开始进行 PID 计算 { } 次 PID 运算。 } 这是 STM32 的代码。 ZLG_PID_Time++;//PID 计算周期变量 if(ZLG_PID_Time>=2)//定时器 1 秒进入一次中断 2 次就是 2 秒,所以每隔 2 秒做一 { } ZLG_PID_Time=0;//清 0 ZLG_PID();//每 2 秒中计算一次 ZLG_PID 的值 我这里只贴出了运算，具体定时器启动的设置就不贴出来了，大概原理就是当温度到了 60.1℃定时器 1 开始启动，每隔 2 秒中产生一次中断，在中断里面进行一次 PID 运算，这个 非常简单。 定时器 2 做为加热时间的判断(类似于 PWM)，通样只贴出部判断部分代码，代码如下： if(biao_zhi_wei.ZLG_PID_kai_guan==1)//ZLGPID 启动了，温度到了 60.1℃之后进行加热时间的判 断 { ZLG_c++; //每次定时器溢出加 1 //ccc=ZLG_c; if(ZLG_pid_val_mid>=ZLG_c) ZLG_LED=0; //BEEP=0; { } if(ZLG_pid_val_mid

} if(ZLG_c>=100) { } ZLG_c=0; //ccc=ZLG_c; } } 这段代码的原理就是，每产生一次中断（中断时间 10ms）计数器+1(自己定义的一个变量)， 当 PID 的值>=PID 计算出来的值那就输出低电平(开启加热)，反过来就是输出高电平了，如 果 PID 计算出来得值超过了 100，那就持续加热就完了. 到了这里，PID 得所有东西都讲完了，PID 本身也不是很难，只要知道怎么用剩下得就是慢 慢调整了，而且用在加热上面算是最简单了。 简单的叙述一下 PID 的加热原理 1：当目标温度接近设定温度(我设计的是相差 5)开启 PID 运算 2：定时器 1 每隔 2 秒中产生一次 PID 运算(这个时间实际情况调整) 3：定时器 2 每隔 10ms 产生一次中断并做记录(也是实际情况调整)，PID 计算出来的值和记 录值想比较，时间到了就切换加热或者不加热 前 3 条整个 PID 的动作都完成了，剩下的就是调整 PID 的 P I D 三个参数 调整方法 先调 P 值，效果达到实际温度在目标温度上下徘徊，徘徊浮动越小越好，此时 P 值调完， 再调 I 值，I 值非常，我调整的是 0.05，这个时候在调整 I 值得时候会发现实际温度和目标 温度非常接近，上下浮动也是非常小，直至达到要求。 最后调 D 值，P 和 I 调完后我发现 D 调不调精度都是很好，后来查到 D 值得作用就是能预测 未来(这是我自己得理解，也许有误)，D 值得作用上面也提到了，这里就不再提了。 以上都是个人经验所得，个人能力有限，也许很多地方理解错误了，请多包涵。。。