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。

4 k- M" M3 n* x#include <string.h>
/ K( i& j6 o, d" I. C1 T#include <stdio.h>

PID Function
The PID function is used in mainly
- |! j, I; M, s5 N' s. econtrol applications. PID Calc peRForms one iteration of the PID
algorithm.
3 H( @# s- q* z& K& p/ [While the PID function works, main is just a dummy program showing
a typical usage.
3 [7 @4 ], I& b+ {$ |# b# B# c
PID 功能
9 }, U+ _' w0 q/ G( f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。
* c0 d' D4 o+ E, z5 O9 Stypedef struct PID {
double SetPoint; // 设定目标 Desired Value
double Proportion; // 比例常数 Proportional Const
double Integral; // 积分常数 Integral Const
double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
4 A# |" A" Z5 ]& e- R$ Ddouble LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
/ |* v9 i, \, Gdouble SumError; // Sums of Errors
% i: l# \- s' B3 ~. A/ i& r} PID;
double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
5 r% H* Z3 `/ [) H! S7 \{
double dError, Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
% U- m) {/ c0 F5 S- ]8 G
0 E; i5 C# f" O" m
1 Y8 s& ]- D# @" g/ @pp->SumError += Error; // 积分
  u& V& B8 N8 n* b1 L# `2 _. GdError = pp->LastError - pp-> PrevError; // 当前微分
pp-> PrevError = pp->LastError;
$ X/ ?( o0 N$ h4 B+ m% spp->LastError = Error;
/ ?( O4 b% y0 u$ Mreturn (pp-> Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
! M% }) T" `( z; T- U);
- A# P+ z8 j  G0 h! {}
& u- X- r/ q9 p) v: k/*======================= 初始化的 PID 结构 Initialize PID
- R( J' ~, ?" H- D$ N* U6 ]Structure===========================*/
$ z4 t2 j8 ?2 }- Z# Xvoid PIDInit (PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(PID));
+ C0 i4 L; Z5 n}
/*======================= 主程序 Main
Program=======================================*/
8 Z4 b0 [, D/ l$ ddouble sensor (void) // 虚拟传感器功能 Dummy Sensor Function{ return 100.0;}
, o2 M) I8 @: \. w: m2 jvoid actuator(double rDelta) // 虚拟驱动器功能 Dummy Actuator Function{}
void main(void)
{
9 i/ v5 @8 Z2 ]2 E# Z; {PID sPID; // PID 控制结构 PID Control Structure
4 V( c& E3 F0 _; Edouble rOut; // PID 响应（输出） PID Response (Output)
double rIn; // PID 反馈（输入） PID Feedback (Input)
PIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
* P* s) n$ ^' JsPID.Proportion = 0.5; // 设置 PID 系数 Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
; e7 \- z$ y/ o) ~# W" ?  ^6 m! esPID.Derivative = 0.0;
* ]" t+ @: Z8 r  X- EsPID.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
( w) b' b' e0 DrIn = sensor (); // 读取输入 Read Input
3 W! a4 M& b! _' \6 a

: O  d# {! {$ Q8 X! lrOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // 执行的 PID 迭代 Perform PID Interation
2 D1 o; a6 T0 q" |5 n% [  ^actuator ( rOut ); // 所需的更改的影响 Effect Needed Changes
4 _8 {4 h8 O) p: u3 ~# U' z# M

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