位置式 PID 控制算法

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位置式 PID 控制算法

! t6 t' a8 [/ E. b$ m* L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。
% ?! N  P4 I& |& w( f; C0 ~
  t) K$ E* o2 U) f  z6 T, ?( A2 @#include <string.h>
7 M3 d% u) H4 i! u' @+ K% ^#include <stdio.h>
1 t, A# h! g+ n
' I. x9 H# w/ j/ OPID Function
The PID function is used in mainly
# e4 M* i$ V4 Vcontrol applications. PID Calc peRForms one iteration of the PID
algorithm.
While the PID function works, main is just a dummy program showing
a typical usage.

* p3 Z- K3 _( p! I: t& qPID 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。
3 L0 d8 I6 Q: Otypedef struct PID {
double SetPoint; // 设定目标 Desired Value
# Y7 h$ N8 `+ g+ w! Gdouble Proportion; // 比例常数 Proportional Const
+ t/ H6 A# s: f: o( g6 @double Integral; // 积分常数 Integral Const
, F$ F- U9 B. Q+ Edouble Derivative; // 微分常数 Derivative Const
double LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
double SumError; // Sums of Errors
3 l. u% v0 g" S' g; i* L* V} PID;
double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
8 w, j! D9 \% E# Gdouble dError, Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差


pp->SumError += Error; // 积分
9 A4 a' n/ ?- i8 DdError = pp->LastError - pp-> PrevError; // 当前微分
1 A( T- v, ^8 N* e6 `pp-> PrevError = pp->LastError;
9 @, \( S* W0 Y- A; ]pp->LastError = Error;
3 o3 b! f0 R. O. V0 I( vreturn (pp-> Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
}
3 m5 c' @3 Y7 g) C$ j; Z/*======================= 初始化的 PID 结构 Initialize PID
Structure===========================*/
! F# M  I' x4 o( [9 x& Yvoid PIDInit (PID *pp)
{
8 a4 N4 z' B: {3 K3 ~memset ( pp,0,sizeof(PID));
}
' ^2 b. O$ J- l/*======================= 主程序 Main
2 A8 L2 |* ?5 X9 EProgram=======================================*/
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)
* J5 v) X- o* U3 G: F{
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)
+ `% M, e; F# P& J- nPIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
! m, T. n. {2 v( SsPID.Proportion = 0.5; // 设置 PID 系数 Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
8 T3 Q# w5 i5 P8 P: _# Z% f( o0 msPID.Derivative = 0.0;
sPID.SetPoint = 100.0; // 设置 PID 设定 Set PID Setpoint
; B  K( i1 r# z% Vfor (;;)
8 m, d* j( ~. k' W5 R{ // 模拟最多的 PID 处理 Mock Up of PID Processing
rIn = sensor (); // 读取输入 Read Input

# o# C8 M$ N& i9 P" ~
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

- p" t5 z4 V* f$ H

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