[开发资料] 位置型PID的C语言实现

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 楼主| plsbackup 发表于 2022-11-24 11:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
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:
  1. struct _pid{
  2. float SetSpeed;            //定义设定值
  3.     float ActualSpeed;        //定义实际值
  4.     float err;                //定义偏差值
  5.     float err_last;            //定义上一个偏差值
  6.     float Kp,Ki,Kd;            //定义比例、积分、微分系数
  7.     float voltage;          //定义电压值(控制执行器的变量)
  8.     float integral;            //定义积分值
  9. }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:
  1. void PID_init(){
  2.     printf("PID_init begin \n");
  3.     pid.SetSpeed=0.0;
  4.     pid.ActualSpeed=0.0;
  5.     pid.err=0.0;
  6.     pid.err_last=0.0;
  7.     pid.voltage=0.0;
  8.     pid.integral=0.0;
  9.     pid.Kp=0.2;
  10.     pid.Ki=0.015;
  11.     pid.Kd=0.2;
  12.     printf("PID_init end \n");
  13. }
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:
  1. float PID_realize(float speed){
  2.     pid.SetSpeed=speed;
  3.     pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
  4.     pid.integral+=pid.err;
  5. pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last);
  6.     pid.err_last=pid.err;
  7.     pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;
  8.     return pid.ActualSpeed;
  9. }
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:
  1. int main(){
  2.     printf("System begin \n");
  3.     PID_init();
  4.     int count=0;
  5.     while(count<1000)
  6.     {
  7.         float speed=PID_realize(200.0);
  8.         printf("%f\n",speed);
  9.         count++;
  10.     }
  11. return 0;
  12. }




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geraldbetty 发表于 2022-12-3 13:51
增量式pid和位置式pid相比各有什么优缺点

位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关,用到了误差的累加值
而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关,因此位置式PID控制的累积误差相对更大
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