使用整数来计算PID，以提高MCU效率及减少生成的代码量

只看该作者 · 2025-2-5 19:17

由于运算速度更快，MCU可以更快完成任务并进入低功耗模式，从而降低整体功耗。

只看该作者 · 2025-2-5 19:51

整数运算的代码通常更紧凑，占用的闪存空间更少。

只看该作者 · 2025-2-5 22:29

整数运算所需的指令较少，生成的代码量更小。

只看该作者 · 2025-2-6 04:31

处理速度差别大吗？效果如何？

2万 · 2025-2-6 10:41

整数PID控制器的调试和参数调整可能比浮点版本更复杂，需要仔细测试和验证。

只看该作者 · 2025-2-6 12:38

整数运算通常比浮点运算更快，尤其在没有硬件浮点单元的MCU上。

只看该作者 · 2025-2-6 14:15

对于比例、积分、微分系数以及误差等变量，根据实际需求和精度要求选择适当的整数类型，如short、int等。一般来说，如果系统对精度要求不是特别高，使用short类型可以在保证一定计算精度的同时，减少代码量和内存占用。例如在一个简单的温度控制系统中，使用short类型可能已经足够。

只看该作者 · 2025-2-6 14:51

选择合适的整数类型（如int8_t, int16_t, int32_t）来平衡精度和资源使用。

2万 · 2025-2-6 16:18

typedef struct {
int16_t Kp;    // 比例增益
int16_t Ki;    // 积分增益
int16_t Kd;    // 微分增益
int16_t integral; // 积分累加
int16_t last_error; // 上一次误差
int16_t output_max; // 输出最大值
int16_t output_min; // 输出最小值
} PIDController;

int16_t PID_Compute(PIDController *pid, int16_t setpoint, int16_t measured_value) {
int16_t error = setpoint - measured_value; // 误差计算
int16_t proportional = pid->Kp * error; // 比例项

// 积分项（防止积分饱和）
pid->integral += pid->Ki * error;
if (pid->integral > pid->output_max) {
      pid->integral = pid->output_max;
} else if (pid->integral < pid->output_min) {
      pid->integral = pid->output_min;
}

// 微分项
int16_t derivative = pid->Kd * (error - pid->last_error);

// 计算输出
int16_t output = proportional + pid->integral + derivative;

// 输出限制
if (output > pid->output_max) {
      output = pid->output_max;
} else if (output < pid->output_min) {
      output = pid->output_min;
}

// 更新上一次误差
pid->last_error = error;

return output;
}