gyverpid customized

hot_fermentation.ino

@@ -68,8 +68,9 @@ Profile profiles[] = {
   {"Gradual", 10, {{46, 120}, {90, 30}}, 2},
   {"Long gradual", 15, {{46, 120}, {80, 60}, {90, 15}}, 3},
   {"Wheat", 1, {{46, 120}, {53, 40}, {65, 40}, {72, 40}, {85, 40}}, 5},
-  {"Amazake", 1, {{51, 480}}, 1},
-  {"SV", 0, {{46, 45}}, 1},
+  // {"Amazake", 1, {{51, 480}}, 1},
+  {"37, 3 days", 1, {{37, 1440}, {37, 1440}, {37, 1440}}, 3},
+  // {"SV", 0, {{46, 45}}, 1},
   // {"Yoghurt maker", 0, {{40, 300}, {40, 300}, {30, 300}}, 3},
   // {"TEST", 0, {{46, 1}}, 1},
 };
@@ -88,9 +89,10 @@ bool inSelectionMode = true;
 // double Kp = 0.5, Ki = 1, Kd = 0.05;
 // PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT);
 
-#include "GyverPID.h"
+// #include "GyverPID.h"
+#include "pid.h"
 double Setpoint, Input, Output;
-GyverPID regulator(50, 1, 5, 1000);
+GyverPID regulator(50, 1, 20, 1000);
 
 bool temperatureSensorError = false;
 

pid.h

@@ -0,0 +1,162 @@
+/*
+    GyverPID - библиотека PID регулятора для Arduino
+    Документация: https://alexgyver.ru/gyverpid/
+    GitHub: https://github.com/GyverLibs/GyverPID
+    Возможности:
+    - Время одного расчёта около 70 мкс
+    - Режим работы по величине или по её изменению (для интегрирующих процессов)
+    - Возвращает результат по встроенному таймеру или в ручном режиме
+    - Встроенные калибровщики коэффициентов
+    - Режим работы по ошибке и по ошибке измерения
+    - Встроенные оптимизаторы интегральной суммы
+
+    AlexGyver, alex@alexgyver.ru
+    https://alexgyver.ru/
+    MIT License
+
+    Версии:
+    v1.1 - убраны дефайны
+    v1.2 - возвращены дефайны
+    v1.3 - вычисления ускорены, библиотека облегчена
+    v2.0 - логика работы чуть переосмыслена, код улучшен, упрощён и облегчён
+    v2.1 - integral вынесен в public
+    v2.2 - оптимизация вычислений
+    v2.3 - добавлен режим PID_INTEGRAL_WINDOW
+    v2.4 - реализация внесена в класс
+    v3.0
+        - Добавлен режим оптимизации интегральной составляющей (см. доку)
+        - Добавлены автоматические калибровщики коэффициентов (см. примеры и доку)
+    v3.1 - исправлен режиме ON_RATE, добавлено автоограничение инт. суммы
+    v3.2 - чуть оптимизации, добавлена getResultNow
+    v3.3 - в тюнерах можно передать другой обработчик класса Stream для отладки
+*/
+
+#ifndef _GyverPID_h
+#define _GyverPID_h
+#include <Arduino.h>
+
+#if defined(PID_INTEGER)  // расчёты с целыми числами
+typedef int16_t pidtype;
+#else  // расчёты с float числами
+typedef float pidtype;
+#endif
+
+#define NORMAL 0
+#define REVERSE 1
+#define ON_ERROR 0
+#define ON_RATE 1
+
+class GyverPID {
+   public:
+    float lastP = 0;
+    float lastI = 0;
+    float lastD = 0;
+
+    // ==== pidtype это float или int, в зависимости от выбранного (см. пример integer_calc) ====
+    GyverPID() {}
+
+    // kp, ki, kd, dt
+    GyverPID(float new_kp, float new_ki, float new_kd, uint32_t new_dt = 100) {
+        setDt(new_dt);
+        Kp = new_kp;
+        Ki = new_ki;
+        Kd = new_kd;
+    }
+
+    // направление регулирования: NORMAL (0) или REVERSE (1)
+    void setDirection(bool direction) {
+        _direction = direction;
+    }
+
+    // режим: работа по входной ошибке ON_ERROR (0) или по изменению ON_RATE (1)
+    void setMode(bool mode) {
+        _mode = mode;
+    }
+
+    // лимит выходной величины (например для ШИМ ставим 0-255)
+    void setLimits(int16_t min_output, int16_t max_output) {
+        _minOut = min_output;
+        _maxOut = max_output;
+    }
+
+    // установка времени дискретизации (для getResultTimer)
+    void setDt(uint32_t new_dt) {
+        _dt_s = new_dt / 1000.0f;
+        _dt = new_dt;
+    }
+
+    pidtype setpoint = 0;  // заданная величина, которую должен поддерживать регулятор
+    pidtype input = 0;     // сигнал с датчика (например температура, которую мы регулируем)
+    pidtype output = 0;    // выход с регулятора на управляющее устройство (например величина ШИМ или угол поворота серво)
+    float Kp = 0.0;        // коэффициент P
+    float Ki = 0.0;        // коэффициент I
+    float Kd = 0.0;        // коэффициент D
+    float integral = 0.0;  // интегральная сумма
+
+    // возвращает новое значение при вызове (если используем свой таймер с периодом dt!)
+    pidtype getResult() {
+        pidtype error = setpoint - input;         // ошибка регулирования
+        pidtype delta_input = prevInput - input;  // изменение входного сигнала за dt
+        prevInput = input;                        // запомнили предыдущее
+        if (_direction) {                         // смена направления
+            error = -error;
+            delta_input = -delta_input;
+        }
+        lastP = _mode ? 0 : (error * Kp);   // пропорциональая составляющая
+        output = lastP;
+        lastD = delta_input * Kd / _dt_s;  // дифференциальная составляющая
+        output += lastD;
+
+#if (PID_INTEGRAL_WINDOW > 0)
+        // ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОКНА
+        if (++t >= PID_INTEGRAL_WINDOW) t = 0;  // перемотка t
+        integral -= errors[t];                  // вычитаем старое
+        errors[t] = error * Ki * _dt_s;         // запоминаем в массив
+        integral += errors[t];                  // прибавляем новое
+#else
+        integral += error * Ki * _dt_s;  // обычное суммирование инт. суммы
+#endif
+
+#ifdef PID_OPTIMIZED_I
+        // ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ОГРАНИЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СУММЫ
+        output = constrain(output, _minOut, _maxOut);
+        if (Ki != 0) integral = constrain(integral, (_minOut - output) / (Ki * _dt_s), (_maxOut - output) / (Ki * _dt_s));
+#endif
+
+        if (_mode) integral += delta_input * Kp;           // режим пропорционально скорости
+        integral = constrain(integral, _minOut, _maxOut);  // ограничиваем инт. сумму
+        lastI = integral;
+        output += integral;                                // интегральная составляющая
+        output = constrain(output, _minOut, _maxOut);      // ограничиваем выход
+        return output;
+    }
+
+    // возвращает новое значение не ранее, чем через dt миллисекунд (встроенный таймер с периодом dt)
+    pidtype getResultTimer() {
+        if (millis() - pidTimer >= _dt) {
+            pidTimer = millis();
+            getResult();
+        }
+        return output;
+    }
+
+    // посчитает выход по реальному прошедшему времени между вызовами функции
+    pidtype getResultNow() {
+        setDt(millis() - pidTimer);
+        pidTimer = millis();
+        return getResult();
+    }
+
+   private:
+    uint32_t _dt = 100;  // время итерации в мс
+    float _dt_s = 0.1;   // время итерации в с
+    bool _mode = 0, _direction = 0;
+    int16_t _minOut = 0, _maxOut = 255;
+    pidtype prevInput = 0;
+    uint32_t pidTimer = 0;
+#if (PID_INTEGRAL_WINDOW > 0)
+    pidtype errors[PID_INTEGRAL_WINDOW];
+    uint16_t t = 0;
+#endif
+};
+#endif

t_heater.ino

@@ -22,11 +22,10 @@ void HandlePwmHeaterDisplay() {
 
   byte graphHeight = 10;
   byte currentAmount = Output==0 ? 0 : (Output-1)/99.0 * (graphHeight) + 1;
-  Serial.println(currentAmount);
 
   graphStates[currentGraphItemNumber] = currentAmount;
 
-  byte rightMargin = 128;
+  byte rightMargin = 127;
   byte topMargin = 63-graphHeight;
   byte itemsDisplayed = 0;
 
@@ -44,11 +43,27 @@ void HandlePwmHeaterDisplay() {
     itemsDisplayed++;
   }
   
-  oled.setCursor(126-graphItems - 2*8, 7);
+  byte leftPosition = 126-graphItems - 3*6;
+  oled.setCursor(leftPosition, 7);
   sprintf(timeBuffer, "%3d", (int)(Output));
   oled.invertText(true);
   oled.print(timeBuffer);
   oled.invertText(false);
+
+  leftPosition -= 6*3;
+  oled.setCursor(leftPosition, 7);
+  sprintf(timeBuffer, "%3d", (int)(regulator.lastD));
+  oled.print(timeBuffer);
+
+  leftPosition -= 6*3;
+  oled.setCursor(leftPosition, 7);
+  sprintf(timeBuffer, "%3d", (int)(regulator.lastI));
+  oled.print(timeBuffer);
+
+  leftPosition -= 6*3;
+  oled.setCursor(leftPosition, 7);
+  sprintf(timeBuffer, "%3d", (int)(regulator.lastP));
+  oled.print(timeBuffer);
 }
 
 // LP_TIMER(1000, HandleHeater);