位置式 PID 控制算法

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位置式 PID 控制算法

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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。
0 f: i; l9 \! ?
  V5 ~6 w* @6 d. E5 z( b#include <string.h>
- A2 N: C) I2 }  j6 n#include <stdio.h>
6 F4 Z' s9 ^8 t9 b" u# ]  L
1 h4 x. {3 m9 D6 MPID Function
The PID function is used in mainly
( P2 n1 g0 ?0 R& N9 _  q+ xcontrol applications. PID Calc peRForms one iteration of the PID
algorithm.
While the PID function works, main is just a dummy program showing
4 U+ T) t9 s* L3 p. wa typical usage.

) J8 s9 l% c% H& ?5 _! ^6 HPID 功能
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，
# H, d5 x. @5 _5 B+ g主要只是一个虚拟程序显示一个典型的使用。
1 ~1 [1 r, \. h2 ctypedef struct PID {
8 C! C& O+ [0 ldouble SetPoint; // 设定目标 Desired Value
, i. u) |: D. F0 sdouble Proportion; // 比例常数 Proportional Const
6 J3 A2 S$ O* }6 X  m5 n. ?3 [double Integral; // 积分常数 Integral Const
3 l* C. o+ d. ~- y3 mdouble Derivative; // 微分常数 Derivative Const
double LastError; // Error[-1]
: Q& C: @$ g; wdouble PrevError; // Error[-2]
0 L, a. O2 |6 L# \) p7 c3 Udouble SumError; // Sums of Errors
7 u  p8 B7 e3 p$ G% A} PID;
+ M4 z+ P; k2 v' ]; R+ hdouble PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
* d1 k% Z. y6 j{
double dError, Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
: i8 \) S* a4 R: L

pp->SumError += Error; // 积分
dError = pp->LastError - pp-> PrevError; // 当前微分
2 M) G2 Y( N/ t, H# [pp-> PrevError = pp->LastError;
; K$ l7 j! J) z' H$ A' Z3 @pp->LastError = Error;
return (pp-> Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
& o2 d/ r) x  M. I) T4 `. u8 R}
/*======================= 初始化的 PID 结构 Initialize PID
2 R0 ^9 x; [$ E0 WStructure===========================*/
* ~$ _! }7 k5 h) @6 vvoid PIDInit (PID *pp)
3 ^8 m' ^" f" B0 A/ h' x" R+ B{
) M/ Z; m' _7 L6 ^. `% x& Pmemset ( pp,0,sizeof(PID));
}
/*======================= 主程序 Main
Program=======================================*/
8 f# a$ X! {* ]' ?# c+ \9 }  ]double sensor (void) // 虚拟传感器功能 Dummy Sensor Function{ return 100.0;}
' g6 T0 `8 E" a" c3 Ivoid actuator(double rDelta) // 虚拟驱动器功能 Dummy Actuator Function{}
8 a3 \3 b  F& V& e2 {" G* qvoid main(void)
5 N' d* Q% b8 e9 x/ [7 K{
PID sPID; // PID 控制结构 PID Control Structure
double rOut; // PID 响应（输出） PID Response (Output)
double rIn; // PID 反馈（输入） PID Feedback (Input)
% V# P& @" ^' I( l% h( qPIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5; // 设置 PID 系数 Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
& J8 [; w% r: V3 z  zsPID.Derivative = 0.0;
+ q+ {0 ?- b; esPID.SetPoint = 100.0; // 设置 PID 设定 Set PID Setpoint
7 G8 h3 r2 C" |- Bfor (;;)
{ // 模拟最多的 PID 处理 Mock Up of PID Processing
- V5 w! [4 d+ [; P7 crIn = sensor (); // 读取输入 Read Input

; V. x# K' @+ B" s' z. X0 g
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

$ {: z. F% }- y' }

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; c/ B0 p/ A; r& J7 u

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