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。

! j  B% B; C' G7 P/ \$ l#include <string.h>
#include <stdio.h>
( \; L9 _" j8 K4 v6 V7 N
PID Function
# v' q% \3 }1 l" a6 H9 mThe PID function is used in mainly
! P' f& j8 k1 [. b4 Econtrol applications. PID Calc peRForms one iteration of the PID
0 m  n6 d# k9 K  ~+ ualgorithm.
While the PID function works, main is just a dummy program showing
9 |) ?4 L0 w1 i; w+ Ia typical usage.

PID 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，
主要只是一个虚拟程序显示一个典型的使用。
typedef 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
4 G3 x; U- A5 C) I0 y7 T4 }double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
$ d2 l: ~2 S4 x$ b) ~6 f# o, Pdouble LastError; // Error[-1]
# h! K0 `# N0 K* {double PrevError; // Error[-2]
double SumError; // Sums of Errors
( u* s/ n0 }. E# ^- ^, b8 P% o} PID;
# G3 i! I3 s) T- l( jdouble PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
  q' [- Q5 D! ~  V. \7 [0 @$ ~5 rdouble dError, Error;
& [: \1 M5 B3 I0 R' d2 i( W: dError = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差

& A6 f  ]$ p& H1 f( }- h
$ p5 ?; j& R( w( `' ^pp->SumError += Error; // 积分
; ]& T/ D4 l- U* h& hdError = pp->LastError - pp-> PrevError; // 当前微分
pp-> PrevError = pp->LastError;
' H* Y7 j  e9 Y1 Q  F$ d# u  c/ ypp->LastError = Error;
return (pp-> Proportion * Error // 比例项
" _5 C6 |, ~7 f8 O+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
}
( O" F: a( {" U  ?/*======================= 初始化的 PID 结构 Initialize PID
Structure===========================*/
void PIDInit (PID *pp)
{
& U; q3 P+ B- ]4 umemset ( pp,0,sizeof(PID));
0 p$ S  S$ U# j}
/*======================= 主程序 Main
- b! ~  Q9 V' aProgram=======================================*/
# ]5 I1 ?7 m( z" u6 U- c9 {0 R. ]( sdouble 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)
{
9 X3 A6 [! k' F/ d4 oPID sPID; // PID 控制结构 PID Control Structure
double rOut; // PID 响应（输出） PID Response (Output)
. {  u# o) Y# o3 j6 w6 {9 Cdouble rIn; // PID 反馈（输入） PID Feedback (Input)
% v. _/ I/ A- P) VPIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5; // 设置 PID 系数 Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
6 Y& b% y" O7 k! J$ @sPID.Derivative = 0.0;
. L7 n) E+ a8 f) usPID.SetPoint = 100.0; // 设置 PID 设定 Set PID Setpoint
$ b6 R, G4 b- mfor (;;)
+ M, \; k3 l: P+ F% R. N3 P( H5 P{ // 模拟最多的 PID 处理 Mock Up of PID Processing
rIn = sensor (); // 读取输入 Read Input
5 d) x( Q2 T0 `: w3 T

1 z+ P0 K% ]- y2 `% ]rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // 执行的 PID 迭代 Perform PID Interation
0 h: S6 N" M; X& Uactuator ( rOut ); // 所需的更改的影响 Effect Needed Changes

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