位置式 PID 控制算法

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位置式 PID 控制算法

. K- [6 I, b: T. o$ X7 v0 G* q1 W
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。
5 X2 P1 L3 {" [4 _$ L7 p8 S
/ [6 Z3 L3 c1 d- z9 U#include <string.h>
#include <stdio.h>
; U. t. l$ W, V/ S. }
PID Function
The PID function is used in mainly
. ^  X, X, j% S; |5 Kcontrol applications. PID Calc peRForms one iteration of the PID
algorithm.
1 U; _2 x, k: yWhile the PID function works, main is just a dummy program showing
$ E, x. ~0 \$ l. c! Ka 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。
, n/ m" |/ }7 q& N# Y3 jtypedef struct PID {
  d- p2 K7 o/ ^+ Q( Adouble SetPoint; // 设定目标 Desired Value
- g; k0 D, E8 b0 h2 W( }/ Ddouble Proportion; // 比例常数 Proportional Const
double Integral; // 积分常数 Integral Const
: e% ^+ B7 Z3 h8 U9 i8 E; s+ _; {double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
double LastError; // Error[-1]
+ q+ W' Q- q8 e8 x; E1 h" e$ Hdouble PrevError; // Error[-2]
double SumError; // Sums of Errors
} PID;
6 J$ w! h1 K: x( u) ydouble PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
1 j1 k# r1 N/ Q- E9 O{
6 _( ^8 e: Z4 m6 p1 ~# z3 ldouble dError, Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差


1 D- ~- Q% B- j) Kpp->SumError += Error; // 积分
6 R. P/ p. }! BdError = pp->LastError - pp-> PrevError; // 当前微分
pp-> PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
; a3 j5 R  c& {* wreturn (pp-> Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
}
/*======================= 初始化的 PID 结构 Initialize PID
0 D$ \7 N" [: v! r) ^2 bStructure===========================*/
void PIDInit (PID *pp)
$ s$ Z# k& p' C8 Y/ E9 `4 v{
memset ( pp,0,sizeof(PID));
}
/*======================= 主程序 Main
3 `( a- v+ B% e3 \Program=======================================*/
, |2 ]5 o  u3 U5 @# Q% odouble sensor (void) // 虚拟传感器功能 Dummy Sensor Function{ return 100.0;}
8 ]# E+ x% ~/ [2 x* zvoid actuator(double rDelta) // 虚拟驱动器功能 Dummy Actuator Function{}
) Z" }7 P3 ?  T* r7 xvoid main(void)
% f. y4 |, N5 V! N; i' H4 x{
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)
7 I2 \2 G* |. N! r0 A  pPIDInit ( &sPID ); // 初始化结构 Initialize Structure
/ r- t, b! X& q$ M$ DsPID.Proportion = 0.5; // 设置 PID 系数 Set PID Coefficients
% Y" A& x. g4 u( ^1 P* k1 u( EsPID.Integral = 0.5;
sPID.Derivative = 0.0;
sPID.SetPoint = 100.0; // 设置 PID 设定 Set PID Setpoint
5 Q$ N; P( v4 N' Ifor (;;)
{ // 模拟最多的 PID 处理 Mock Up of PID Processing
1 r. N; Q, `/ A6 \( v/ D( ?rIn = sensor (); // 读取输入 Read Input


9 e* j; m3 O9 t4 V( k) UrOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // 执行的 PID 迭代 Perform PID Interation
2 b; Y% k5 F& Dactuator ( rOut ); // 所需的更改的影响 Effect Needed Changes
' B0 V+ _1 {" A5 {. d" `
( F3 g, k/ j! y6 ~- O3 F9 U

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