上一节中已经抽象出了位置性PID和增量型PID的数学表达式,这一节,重点讲解C语言代码的实现过程,算法的C语言实现过程具有一般性,通过PID算法的C语言实现,可以以此类推,设计其它算法的C语言实现。 第一步:定义PID变量结构体,代码如下: - struct _pid{
- float SetSpeed; //定义设定值
- float ActualSpeed; //定义实际值
- float err; //定义偏差值
- float err_last; //定义上一个偏差值
- float Kp,Ki,Kd; //定义比例、积分、微分系数
- float voltage; //定义电压值(控制执行器的变量)
- float integral; //定义积分值
- }pid;
控制算法中所需要用到的参数在一个结构体中统一定义,方便后面的使用。 第二部:初始化变量,代码如下: - void PID_init(){
- printf("PID_init begin \n");
- pid.SetSpeed=0.0;
- pid.ActualSpeed=0.0;
- pid.err=0.0;
- pid.err_last=0.0;
- pid.voltage=0.0;
- pid.integral=0.0;
- pid.Kp=0.2;
- pid.Ki=0.015;
- pid.Kd=0.2;
- printf("PID_init end \n");
- }
统一初始化变量,尤其是Kp,Ki,Kd三个参数,调试过程当中,对于要求的控制效果,可以通过调节这三个量直接进行调节。 第三步:编写控制算法,代码如下: - float PID_realize(float speed){
- pid.SetSpeed=speed;
- pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
- pid.integral+=pid.err;
- pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last);
- pid.err_last=pid.err;
- pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;
- return pid.ActualSpeed;
- }
注意:这里用了最基本的算法实现形式,没有考虑死区问题,没有设定上下限,只是对公式的一种直接的实现,后面的介绍当中还会逐渐的对此改进。 到此为止,PID的基本实现部分就初步完成了。下面是测试代码: - int main(){
- printf("System begin \n");
- PID_init();
- int count=0;
- while(count<1000)
- {
- float speed=PID_realize(200.0);
- printf("%f\n",speed);
- count++;
- }
- return 0;
- }
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