iotmanager/IoTManager
1
0
Fork 0
mirror of https://github.com/IoTManagerProject/IoTManager.git synced 2026-03-28 15:12:19 +03:00
Code Issues Packages Projects Releases Wiki Activity

update Thermostat and Loging

Browse Source
This commit is contained in:
Mit4el
2024-11-20 21:13:12 +03:00
parent d6e4ac232f
commit 6820460915
8 changed files with 1045 additions and 224 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

171
src/modules/exec/Thermostat/GyverPID.h Normal file
View File

@@ -0,0 +1,171 @@
/*
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 int datatype;
#else // расчёты с float числами
typedef float datatype;
#endif
#define NORMAL 0
#define REVERSE 1
#define ON_ERROR 0
#define ON_RATE 1
class GyverPID
{
public:
// ==== datatype 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, int new_dt = 60)
{
setDt(new_dt);
Kp = new_kp;
Ki = new_ki;
Kd = new_kd;
prevInput = 0;
integral = 0;
output = 0;
}
// направление регулирования: NORMAL (0) или REVERSE (1)
void setDirection(boolean direction)
{
_direction = direction;
}
// режим: работа по входной ошибке ON_ERROR (0) или по изменению ON_RATE (1)
void setMode(boolean mode)
{
_mode = mode;
}
// лимит выходной величины (например для ШИМ ставим 0-255)
void setLimits(int min_output, int max_output)
{
_minOut = min_output;
_maxOut = max_output;
}
// установка времени дискретизации (для getResultTimer)
void setDt(int new_dt)
{
_dt_s = new_dt;
_dt = new_dt * 1000;
}
datatype setpoint = 0; // заданная величина, которую должен поддерживать регулятор
datatype input = 0; // сигнал с датчика (например температура, которую мы регулируем)
datatype 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!)
datatype getResult()
{
datatype error = setpoint - input; // ошибка регулирования
datatype delta_input = prevInput - input; // изменение входного сигнала за dt
prevInput = input; // запомнили предыдущее
if (_direction)
{ // смена направления
error = -error;
delta_input = -delta_input;
}
output = _mode ? 0 : (error * Kp); // пропорциональая составляющая
output += delta_input * Kd / _dt_s; // дифференциальная составляющая
#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
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)
datatype getResultTimer()
{
if (millis() - pidTimer >= _dt)
{
pidTimer = millis();
getResult();
}
return output;
}
// посчитает выход по реальному прошедшему времени между вызовами функции
datatype getResultNow()
{
setDt(millis() - pidTimer);
pidTimer = millis();
return getResult();
}
private:
int16_t _dt = 100; // время итерации в мс
float _dt_s = 0.1; // время итерации в с
boolean _mode = 0, _direction = 0;
int _minOut = 0, _maxOut = 255;
datatype prevInput = 0;
uint32_t pidTimer = 0;
#if (PID_INTEGRAL_WINDOW > 0)
datatype errors[PID_INTEGRAL_WINDOW];
int t = 0;
#endif
};
#endif

194
src/modules/exec/Thermostat/Thermostat.cpp
View File

@@ -1,5 +1,6 @@
#include "Global.h"
#include "classes/IoTItem.h"
#include "GyverPID.h"
extern IoTGpio IoTgpio;
@@ -15,6 +16,7 @@ private:
float sp, pv, pv2;
String interim;
int enable = 1;
int _direction = 0;
public:
ThermostatGIST(String parameters) : IoTItem(parameters)
@@ -24,6 +26,7 @@ public:
jsonRead(parameters, "term_rezerv_id", _term_rezerv_id);
jsonRead(parameters, "gist", _gist);
jsonRead(parameters, "rele", _rele);
jsonRead(parameters, "direction", _direction);
}
void doByInterval()
@@ -55,13 +58,31 @@ public:
{
tmp = findIoTItem(_rele);
if (tmp)
tmp->setValue("0", true);
{
if (_direction)
{
tmp->setValue("0", true);
}
else
{
tmp->setValue("1", true);
}
}
}
if (pv <= sp - _gist && enable)
{
tmp = findIoTItem(_rele);
if (tmp)
tmp->setValue("1", true);
{
if (_direction)
{
tmp->setValue("1", true);
}
else
{
tmp->setValue("0", true);
}
}
}
}
else
@@ -86,13 +107,31 @@ public:
{
tmp = findIoTItem(_rele);
if (tmp)
tmp->setValue("0", true);
{
if (_direction)
{
tmp->setValue("0", true);
}
else
{
tmp->setValue("1", true);
}
}
}
if (pv2 <= sp - _gist && enable)
{
tmp = findIoTItem(_rele);
if (tmp)
tmp->setValue("1", true);
{
if (_direction)
{
tmp->setValue("1", true);
}
else
{
tmp->setValue("0", true);
}
}
}
}
else
@@ -144,23 +183,40 @@ public:
return {};
}
~ThermostatGIST(){};
~ThermostatGIST() {};
};
GyverPID *regulator = nullptr;
GyverPID *instanceregulator(float _KP, float _KI, float _KD, int interval, boolean setDirection, int setLimitsMIN, int setLimitsMAX)
{
if (!regulator)
{ // Если библиотека ранее инициализировалась, то просто вернем указатель
// Инициализируем библиотеку
regulator = new GyverPID(_KP, _KI, _KD, interval); // коэф. П, коэф. И, коэф. Д, период дискретизации dt (с)
regulator->setDirection(setDirection); // направление регулирования (NORMAL/REVERSE). ПО УМОЛЧАНИЮ СТОИТ NORMAL
regulator->setLimits(setLimitsMIN, setLimitsMAX); // пределы. ПО УМОЛЧАНИЮ СТОЯТ 0 И 100
SerialPrint("i", F("ThermostatPID"), " _KP:" + String(_KP) + " _KI:" + String(_KI) + " _KD:" + String(_KD) + " interval:" + String(interval) + " _setLimitsMIN:" + String(setLimitsMIN) + " _setLimitsMAX:" + String(setLimitsMAX) + " Direction:" + String(setDirection));
// GyverPID regulator(_KP, _KI, _KD, interval);
}
return regulator;
}
class ThermostatPID : public IoTItem
{
private:
String _set_id; // заданная температура
String _term_id; // термометр
String _term_rezerv_id; // резервный термометр
float _int, _KP, _KI, _KD, sp, pv,
String _set_id; // заданная температура
String _term_id; // термометр
boolean _setDirection;
float _int, _KP, _KI, _KD,
sp, pv,
pv_last = 0, // предыдущая температура
ierr = 0, // интегральная погрешность
dt = 0; // время между измерениями
String _rele; // реле
String interim;
int enable = 1;
long interval;
int interval, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX;
IoTItem *tmp;
int releState = 0;
@@ -169,20 +225,29 @@ public:
{
jsonRead(parameters, "set_id", _set_id);
jsonRead(parameters, "term_id", _term_id);
jsonRead(parameters, "term_rezerv_id", _term_rezerv_id);
jsonRead(parameters, "int", _int);
jsonRead(parameters, "KP", _KP);
jsonRead(parameters, "KI", _KI);
jsonRead(parameters, "KD", _KD);
jsonRead(parameters, F("int"), interval);
interval = interval * 1000; // интервал проверки в сек
jsonRead(parameters, "rele", _rele);
// GyverPID
jsonRead(parameters, "setDirection", _setDirection);
jsonRead(parameters, "setLimitsMIN", _setLimitsMIN);
jsonRead(parameters, "setLimitsMAX", _setLimitsMAX);
// в процессе работы можно менять коэффициенты
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval)->Kp = _KP;
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval)->Ki = _KI;
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval)->Kd = _KD;
}
protected:
//===============================================================
// Вычисляем температуру контура отпления, коэффициенты ПИД регулятора
//===============================================================
/*
float pid(float sp, float pv, float pv_last, float &ierr, float dt)
{
float Kc = _KP; // K / %Heater 5
@@ -217,11 +282,10 @@ protected:
// выход регулятора, он же уставка для ID-1 (температура теплоносителя контура СО котла)
op = constrain(op, oplo, ophi);
}
ierr = I;
return op;
}
*/
void
doByInterval()
{
@@ -239,32 +303,24 @@ protected:
interim = tmp->getValue();
pv = ::atof(interim.c_str());
}
if (pv < -40 && pv > 120 && !pv) // Решаем что ошибка датчика
if (enable)
{
if (_term_rezerv_id != "")
{
tmp = findIoTItem(_term_rezerv_id); // используем резервный
if (tmp)
{
interim = tmp->getValue();
pv = ::atof(interim.c_str());
if (pv < -40 && pv > 120 && !pv)
pv = 0;
}
else
pv = 0;
}
else
pv = 0;
}
if (sp && pv)
{
// value.valD = pid(sp, pv, pv_last, ierr, _int);
// value.valS = (String)(int)value.valD;
regEvent(pid(sp, pv, pv_last, ierr, _int), "ThermostatPID", false, true);
// regEvent(pid(sp, pv, pv_last, ierr, _int), "ThermostatPID", false, true);
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval,_setDirection,_setLimitsMIN,_setLimitsMAX)->setDirection(_setDirection); // направление регулирования (NORMAL/REVERSE). ПО УМОЛЧАНИЮ СТОИТ NORMAL
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval,_setDirection,_setLimitsMIN,_setLimitsMAX)->setLimits(_setLimitsMIN, _setLimitsMAX); // пределы. ПО УМОЛЧАНИЮ СТОЯТ 0 И 100
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval)->setMode(1);
instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX)->setpoint = sp;
instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX)->input = pv;
value.valD = instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX)->getResult();
SerialPrint("i", F("ThermostatPID"), " _KP:" + String(_KP) + " _KI:" + String(_KI) + " _KD:" + String(_KD) + " interval:" + String(interval) + " _setLimitsMIN:" + String(_setLimitsMIN) + " _setLimitsMAX:" + String(_setLimitsMAX) + " Direction:" + String(_setDirection));
SerialPrint("i", F("ThermostatPID"), "setpoint: " + String(sp) + " input: " + String(pv));
regEvent(value.valD, "ThermostatPID", false, true);
}
else
regEvent(0, "ThermostatPID", false, true);
{
value.valD = 0;
regEvent(value.valD, "ThermostatPID", false, true);
}
pv_last = pv;
}
@@ -280,14 +336,14 @@ protected:
currentMillis = millis();
difference = currentMillis - prevMillis;
if (_rele != "" && enable && value.valD * interval / 100000 > difference / 1000 && releState == 0)
if (_rele != "" && enable && value.valD * interval / 100 > difference / 1000 && releState == 0)
{
releState = 1;
tmp = findIoTItem(_rele);
if (tmp)
tmp->setValue("1", true);
}
if (_rele != "" && enable && value.valD * interval / 100000 < difference / 1000 && releState == 1)
if (_rele != "" && enable && value.valD * interval / 100 < difference / 1000 && releState == 1)
{
releState = 0;
tmp = findIoTItem(_rele);
@@ -295,7 +351,7 @@ protected:
tmp->setValue("0", true);
}
if (difference >= interval)
if (difference >= interval * 1000)
{
prevMillis = millis();
this->doByInterval();
@@ -311,6 +367,32 @@ protected:
if (param.size())
{
enable = param[0].valD;
if (enable == 0)
{
delete regulator;
regulator = nullptr;
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX);
}
}
}
if (command == "setLimitsMIN")
{
if (param.size())
{
_setLimitsMIN = param[0].valD;
// delete regulator;
// regulator = nullptr;
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX);
}
}
if (command == "setLimitsMAX")
{
if (param.size())
{
_setLimitsMAX = param[0].valD;
// delete regulator;
// regulator = nullptr;
// instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX);
}
}
if (command == "KP")
@@ -318,6 +400,9 @@ protected:
if (param.size())
{
_KP = param[0].valD;
delete regulator;
regulator = nullptr;
instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX);
}
}
if (command == "KI")
@@ -325,6 +410,9 @@ protected:
if (param.size())
{
_KI = param[0].valD;
delete regulator;
regulator = nullptr;
instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX);
}
}
if (command == "KD")
@@ -332,12 +420,30 @@ protected:
if (param.size())
{
_KD = param[0].valD;
delete regulator;
regulator = nullptr;
instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX);
}
}
if (command == "setDirection")
{
if (param.size())
{
_setDirection = param[0].valD;
delete regulator;
regulator = nullptr;
instanceregulator(_KP, _KI, _KD, interval, _setDirection, _setLimitsMIN, _setLimitsMAX);
}
}
}
return {};
}
~ThermostatPID(){};
~ThermostatPID()
{
delete regulator;
regulator = nullptr;
};
};
class ThermostatETK : public IoTItem
@@ -395,7 +501,7 @@ protected:
}
}
~ThermostatETK(){};
~ThermostatETK() {};
};
class ThermostatETK2 : public IoTItem
@@ -471,7 +577,7 @@ protected:
}
}
~ThermostatETK2(){};
~ThermostatETK2() {};
};
void *getAPI_Thermostat(String subtype, String param)
@@ -495,4 +601,4 @@ void *getAPI_Thermostat(String subtype, String param)
//}
return nullptr;
}
}

37
src/modules/exec/Thermostat/modinfo.json
View File

@@ -16,8 +16,9 @@
"set_id": "",
"term_id": "",
"term_rezerv_id": "",
"gist": 0.3,
"rele": ""
"gist": 0.1,
"rele": "",
"direction": 0
},
{
"global": 0,
@@ -31,14 +32,16 @@
"descr": "термостат",
"int": 60,
"round": 1,
"map": "1,100,1,100",
"map": "1024,1024,1,100",
"set_id": "",
"term_id": "",
"term_rezerv_id": "",
"rele": "",
"KP": 5.0,
"KI": 50,
"KD": 1.0
"setDirection": 0,
"setLimitsMIN": 0,
"setLimitsMAX": 100,
"KP": 10,
"KI": 0.02,
"KD": 8
},
{
"global": 0,
@@ -75,11 +78,11 @@
],
"about": {
"authorName": "AVAKS",
"authorContact": "https://t.me/@avaks_dev",
"authorContact": "https://t.me/@avaks",
"authorGit": "https://github.com/avaksru",
"specialThanks": "@Serghei63 за работу PID с обычным реле, Serg помощь в тестировании и устранении ошибок",
"moduleName": "Thermostat",
"moduleVersion": "1",
"moduleVersion": "3",
"usedRam": {
"esp32_4mb": 15,
"esp8266_4mb": 15
@@ -129,10 +132,24 @@
"params": [
"thermostat.KD(1) - задает значение коэффициента"
]
},
{
"name": "setLimitsMIN / setLimitsMAX",
"descr": " лимит выходной величины (например для ШИМ ставим 0-255).",
"params": [
"thermostat.setLimitsMIN(1) - задает минимальное значение PID"
]
},
{
"name": "setDirection",
"descr": "направление регулирования: NORMAL (0) или REVERSE (1).",
"params": [
"thermostat.setDirection(1) - задает реверсное регулирование"
]
}
]
},
"defActive": false,
"defActive": true,
"usedLibs": {
"esp32*": [],
"esp82*": []