位置型PID的C语言实现

只看该作者 · 2022-11-24 11:08

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：

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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：

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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：

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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;

}