位置式 PID 控制算法

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位置式 PID 控制算法

2 q* n: C& N# `6 y
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。
: y) m" n4 k2 T1 v( _" O
#include <string.h>
#include <stdio.h>

/ w5 ^+ q0 O, {- }, XPID Function
9 P+ V1 R1 f8 N# aThe PID function is used in mainly
control applications. PID Calc peRForms one iteration of the PID
algorithm.
While the PID function works, main is just a dummy program showing
8 H! s  y' @9 V: U; j' @6 j; Ja typical usage.

PID 功能
4 x0 p* @" f, N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，
$ Q8 N/ S4 {8 N! X主要只是一个虚拟程序显示一个典型的使用。
% s  W1 c7 j5 J) x" k- U$ ~typedef struct PID {
double SetPoint; // 设定目标 Desired Value
& ~0 I, p9 I1 Y# P6 O, Rdouble Proportion; // 比例常数 Proportional Const
double Integral; // 积分常数 Integral Const
double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
4 O$ G3 x, C$ p, adouble LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
) \. W; {4 ]" adouble SumError; // Sums of Errors
} PID;
3 U" F! Q$ n% h$ cdouble PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
7 \0 X& [, z8 o5 q: ^{
2 F$ s4 [. T- o: \! \double dError, Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差


pp->SumError += Error; // 积分
dError = pp->LastError - pp-> PrevError; // 当前微分
pp-> PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp-> Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
( O5 X* A3 G5 c- k: r+ L# H+ pp->Derivative * dError // 微分项
9 c1 {+ [# m% c6 Y0 \' J! ?);
3 a6 G2 z, m( _9 {}
/*======================= 初始化的 PID 结构 Initialize PID
Structure===========================*/
void PIDInit (PID *pp)
! v. V) B' N( j6 w+ ?{
memset ( pp,0,sizeof(PID));
3 W8 e' v* z5 z: Z}
/*======================= 主程序 Main
' j" g+ a0 h0 J. yProgram=======================================*/
- y* K6 g$ S4 i: F4 l- l# Wdouble sensor (void) // 虚拟传感器功能 Dummy Sensor Function{ return 100.0;}
1 c5 Z/ R6 x9 p1 [6 @7 zvoid actuator(double rDelta) // 虚拟驱动器功能 Dummy Actuator Function{}
void main(void)
{
PID sPID; // PID 控制结构 PID Control Structure
% q- w* _" u! t# d+ S9 A4 }double rOut; // PID 响应（输出） PID Response (Output)
/ o  X% N% ^0 z' r4 e8 edouble rIn; // PID 反馈（输入） PID Feedback (Input)
PIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5; // 设置 PID 系数 Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
3 L9 s3 I5 G: h( bsPID.Derivative = 0.0;
' h1 m  O( b! `! b4 U1 w# hsPID.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


2 _6 L, X: R: x( W, p$ g1 Q. VrOut = 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

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/ I; {  h6 s' Y, V4 U7 r
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