简单阈值控制算法

概述

在很多要求不高的控制系统中，往往只需要将控制对象的某种物理参数控制在一个预定的范围之内，不需要很精确地控制，即使稍微超出预定范围，也不会引起严重后果。例如空调对室内温度的控制、供水水箱的水位控制等。

在这一类系统中，物理参数控制范围的边界值（即阈值，Threshold）就是它的技术指标。当控制系统检测到控制对象的物理参数超出阈值时，便输出控制信号，控制执行机构，将物理参数调整到预定的范围之内。这类系统执行机构的控制方式很简单，只有“接通”和“断开”两种，控制系统就像一只自动扳动的“乒乓开关”，因此这种控制方式俗称「乒乓控制」（英文 bang-bang control）或「起停式控制」（英文 on-off control）。

控制原理

乒乓控制，又名滞回控制器（Hysteresis controller），在控制领域，乒乓控制器（开关控制器），也被称为滞回控制器，这是一种在两种状态之间转换的控制器，这种控制器可以通过任何存在滞回的元素实现。

乒乓控制经常应用于二元输入的情况下，例如控制一个要么开要么关的炉子。最常见的家里用的恒温控制器就是乒乓控制器。

乒乓控制的信号可以是离散状态的阶跃响应函数，由于控制信号不是连续的，使用乒乓控制器的系统一般是变结构系统，乒乓控制器也就成了变结构控制器。

适用范围

这种简单阈值控制的优点是结构简单方便，缺点是控制动作不连续，如果设计不当，容易造成系统震荡（所以称为 bang-bang 控制）。

适用于只有两种状态输入的设备。

代码

读取模拟输入值，并判断迟滞区间

//Parameters
const int aihPin  = A0;
const int aihMargin  = 2;
const int aihThresh  = 306;

//Variables
int aihVal  = 0;
bool aihHystOn  = 0;

void setup() {
  //Init Serial USB
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(F("Initialize System"));
  //Init AnalogHyst
  pinMode(aihPin, INPUT);
}

void loop() {
  readAnalogHyst();
  hystThresh();
  delay(200);
}

void readAnalogHyst( ) { /* function readAnalogHyst */
  ////Test routine for AnalogHyst
  aihVal = analogRead(aihPin);
  Serial.print(F("aih val ")); Serial.println(aihVal);
}

void hystThresh( ) { /* function hystThresh */
  ////Perform hysteresis on sensor readings

  if (aihVal >= (aihThresh + aihMargin)) {
    aihHystOn = true;
  }
  if (aihVal <= (aihThresh - aihMargin)) {
    aihHystOn = false;
  }

  Serial.print(F("aih hist : ")); Serial.println(aihHystOn);
}