位置式 PID 控制算法

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位置式 PID 控制算法

在使用单片机作为控制 cpu 时，请稍作简化，具体的 PID 参数必须由具体对象通过实验确定。由于单片机的处理速度和 ram 资源的限制，一般不采用浮点数运算，而将所有参数全部用整数，运算到最后再除以一个 2 的 N 次方数据（相当于移位） ，作类似定点数运算，可大大提高运算速度，根据控制精度的不同要求，当精度要求很高时，注意保留移位引起的 “余数 ”，做好余数补偿。这个程序只是一般常用 pid 算法的基本架构，没有包含输入输出处理部分。

' r( J% k- N( n: W# e4 G, ^* ~#include <string.h>
#include <stdio.h>

PID Function
0 _' C6 M% S# B5 A6 o, N+ yThe PID function is used in mainly
control applications. PID Calc peRForms one iteration of the PID
* k6 Z) A6 Y! f6 }& J, v8 malgorithm.
& y. K- r: G$ ]' a% i: D8 I# N6 uWhile the PID function works, main is just a dummy program showing
a typical usage.
* T# a' E% s+ _, o3 g& ~
PID 功能
" a% v! d/ {( E" [' H在 PID 功能主要用于控制应用。 PID 计算器执行一个 PID 的迭代算法。虽然 PID 功能的工程，
主要只是一个虚拟程序显示一个典型的使用。
9 I& m1 F  x, Y5 stypedef struct PID {
1 l& ^8 m5 d. P; j- y. ~! v" fdouble SetPoint; // 设定目标 Desired Value
$ D. @/ W2 S3 l) k+ zdouble Proportion; // 比例常数 Proportional Const
double Integral; // 积分常数 Integral Const
double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
* \+ k+ l- r. r' Xdouble LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
* U, m# w9 f) J& H  `/ tdouble SumError; // Sums of Errors
- H  Y$ d0 x" i1 p- C9 E5 Q} PID;
double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
double dError, Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
7 ?4 A$ V- U- C4 ]) _
% H0 B4 w- V1 D( z* o: U
6 v5 w! r- D& l$ qpp->SumError += Error; // 积分
9 i; W/ X/ H) d. S. E6 m. w( VdError = pp->LastError - pp-> PrevError; // 当前微分
3 I8 L# @% a7 E* T% Wpp-> PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
: J# q8 c: a  sreturn (pp-> Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
}
( B/ u- n6 s& X- H- d% o/*======================= 初始化的 PID 结构 Initialize PID
Structure===========================*/
, a( o$ G6 j6 o, qvoid PIDInit (PID *pp)
/ ]% l1 H" Q' o$ U{
memset ( pp,0,sizeof(PID));
}
  q) m- v+ U. V2 q  j7 k  @( A/*======================= 主程序 Main
4 \, }. }3 H; @) \' N! M; |0 WProgram=======================================*/
double sensor (void) // 虚拟传感器功能 Dummy Sensor Function{ return 100.0;}
void actuator(double rDelta) // 虚拟驱动器功能 Dummy Actuator Function{}
void main(void)
8 _, J. F2 K9 s{
- U, I( R+ e, \( gPID sPID; // PID 控制结构 PID Control Structure
0 o6 l  J6 p$ t  K6 E$ tdouble rOut; // PID 响应（输出） PID Response (Output)
+ ]/ O) O9 l! r2 O7 q( f. C- Edouble rIn; // PID 反馈（输入） PID Feedback (Input)
PIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
( k0 Q8 m4 T' m1 T4 C7 |6 ^" B  nsPID.Proportion = 0.5; // 设置 PID 系数 Set PID Coefficients
% l& n9 j0 T( j, ^sPID.Integral = 0.5;
sPID.Derivative = 0.0;
/ W  I0 ^+ O( ]sPID.SetPoint = 100.0; // 设置 PID 设定 Set PID Setpoint
for (;;)
{ // 模拟最多的 PID 处理 Mock Up of PID Processing
rIn = sensor (); // 读取输入 Read Input
1 g- i* E7 c0 g( C' R

rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // 执行的 PID 迭代 Perform PID Interation
actuator ( rOut ); // 所需的更改的影响 Effect Needed Changes
* y4 b' T  }, [6 K* R; o

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