最近看到了Brett Beauregard发表的有关PID的系列文章，感觉对于理解PID算法很有帮助，于是将系列文章翻译过来！在自我提高的过程中，也希望对同道中人有所帮助。作者Brett Beauregard的原文网址：http：//brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner's-pid-initialization/

1、问题所在

　　在前一节中，我们实现了关闭和打开 PID 的功能。我们将其关闭，但现在让我们来看看当我们重新打开它时会发生什么：

　　呵!PID跳回到它发送的最后一个输出值，然后从那里开始调整。这将导致我们不希望出现的输入颠簸。

2、解决方案

　　这个很容易解决。因为我们现在知道什么时候打开 (从手动到自动)，我们只需为一个平稳的过渡做一些初始化。这意味着对2个工作变量的存储 (积分项和最后的输入项) 进行处理，以防止输出跳转。

3、代码

/*working variables*/
unsigned long lastTime;
double Input，Output，Setpoint;
double ITerm，lastInput;
double kp，ki，kd;
int SampleTime = ; //1 sec
double outMin，outMax;
bool inAuto = false;

#define MANUAL 0
#define AUTOMATIC 1

void Compute()
{
if(!inAuto) return;
unsigned long now = millis();
int timeChange = (now - lastTime);
if(timeChange>=SampleTime)
{
/*Compute all the working error variables*/
double error = Setpoint - Input;
ITerm+= (ki * error);
if(ITerm> outMax) ITerm= outMax;
else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin;
double dInput = (Input - lastInput);

   /\*Compute PID Output\*/  
   Output = kp \* error + ITerm- kd \* dInput;  
   if(Output> outMax) Output = outMax;  
   else if(Output < outMin) Output = outMin;

   /\*Remember some variables for next time\*/  
   lastInput = Input;  
   lastTime = now;  
}  

}

void SetTunings(double Kp，double Ki，double Kd)
{
double SampleTimeInSec = ((double)SampleTime)/;
kp = Kp;
ki = Ki * SampleTimeInSec;
kd = Kd / SampleTimeInSec;
}

void SetSampleTime(int NewSampleTime)
{
if (NewSampleTime > )
{
double ratio = (double)NewSampleTime
/ (double)SampleTime;
ki *= ratio;
kd /= ratio;
SampleTime = (unsigned long)NewSampleTime;
}
}

void SetOutputLimits(double Min，double Max)
{
if(Min > Max) return;
outMin = Min;
outMax = Max;

if(Output > outMax) Output = outMax;  
else if(Output < outMin) Output = outMin;

if(ITerm> outMax) ITerm= outMax;  
else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin;  

}

void SetMode(int Mode)
{
bool newAuto = (Mode == AUTOMATIC);
if(newAuto && !inAuto)
{ /*we just went from manual to auto*/
Initialize();
}
inAuto = newAuto;
}

void Initialize()
{
lastInput = Input;
ITerm = Output;
if(ITerm> outMax) ITerm= outMax;
else if(ITerm< outMin) ITerm= outMin;
}

　　我们修改了 SetMode (…) 以检测从手动到自动的转换，并添加了初始化功能。它通过设置“积分项=输出”来处理积分项，“最后输入=输入”以防止微分激增。比例项不依赖于过去的任何信息，因此不需要任何初始化。

4、最终结果

　　我们从上面的图表中看到，正确的初始化会导致从手动到自动的无扰动切换，这正是我们所追求的。

5、更新：为什么不 ITerm=0？

　　我最近收到了很多问题，问为什么我没有把 ITerm=0 设置为初始化。作为答案，我请您考虑以下方案：PID是手动的，用户已将输出设置为50。一段时间后，该过程稳定到75.2 的输入。用户将设置点75.2 打开 PID。会发生什么事？

　　我认为，切换到自动后，输出值应该保持在50。由于 P 和 D 项将为零，因此发生这种情况的唯一方法是将 ITerm项初始化为“输出”值。

　　如果您处于需要输出初始化为零的情况，则无需更改上面的代码。在将 PID 从“手动”转换为“自动”之前，只需在调用例程中设置Output=0。

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