PID连续控制算法的表达式以及C语言实现.docVIP

PID连续控制算法的表达式以及C语言实现 　　在工业应用中PID及其衍生算法是应用最广泛的算法之一，是当之无愧的万能算法，如果能够熟练掌握PID算法的设计与实现过程，对于一般的研发人员来讲，应该是足够应对一般研发问题了，而难能可贵的是，在我所接触的控制算法当中，PID控制算法又是最简单，最能体现反馈思想的控制算法，可谓经典中的经典。经典的未必是复杂的，经典的东西常常是简单的，而且是最简单的，想想牛顿的力学三大定律吧，想想爱因斯坦的质能方程吧，何等的简单！简单的不是原始的，简单的也不是落后的，简单到了美的程度。 　　PID算法的一般形式： 　　 　　PID的流程简单到了不能再简单的程度，通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。这里我们规定（在t时刻）： 　　1.输入量为rin（t）; 　　2.输出量为rout（t）; 　　3.偏差量为err（t）=rin（t）-rout（t）; 　　 　　1. 数字（离散）PID控制算法的表达式： 　　将PID调节器离散化，用差分方程来代替连续系统的微分方程，分为位置式和增量式两类。 　　重点理解概念如下： 　　a） 基本偏差e（t）：表示当前测量值与设定目标值间的差，设定目标是被减数，结果可为正或负值，正值表示未达到目标，负值表示超过设定值。（代表比例） 　　b） 偏差和：即每次测量的差值总和，注意正负（代表积分） 　　c） 基本偏差的相对偏差：即e（t）-e（t-1）用本次的基本偏差减去上一次的基本偏差。（代表微分） 　　位置式： 　　 　　增量式：         　　位置式和增量式三个参数的作用： 　　1. Kp参数：能迅速反映误差，从而减小误差，但他不能消除稳态误差，加大Kp还会引起系统的不稳定。 　　2. Ki参数：只要有足够的时间，积分作用将能完全消除误差。但其缺点积分控制是偏差累积控制，控制作业缓慢，但是如果积分作用太强会使系统的超调量加大，甚至出现振荡。 　　3. Kd参数：预测误差变化趋势，减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，还能加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。 　　参考代码如下： 　　［cpp］ view plain copy/* 　　位置型pid 　　*/ 　　#include 《stdio.h》 　　#include《ioctl.h》 　　struct _pid{ 　　float SetSpeed; //定义设定值 　　float ActualSpeed; //定义实际值 　　float err; //定义偏差值 　　float err_last; //定义上一个偏差值 　　float Kp，Ki，Kd; //定义比例、积分、微分系数 　　float voltage; //定义电压值（控制执行器的变量） 　　float integral; //定义积分值 　　}pid; 　　//项目中获取到的参数 　　void PID_init（）{ 　　printf（“PID_init begin \n”）; 　　pid.SetSpeed=0.0; 　　pid.ActualSpeed=0.0; 　　pid.err=0.0; 　　pid.err_last=0.0; 　　pid.voltage=0.0; 　　pid.integral=0.0; 　　pid.Kp=0.2; //自己设定 　　pid.Ki=0.015; //自己设定 　　pid.Kd=0.2; //自己设定 　　printf（“PID_init end \n”）; 　　} 　　float PID_realize（float speed）{ 　　pid.SetSpeed=speed; //设定值 　　pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed; //设定值-实际值 　　pid.integral+=pid.err; //积分值，偏差累加 　　pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*（pid.err-pid.err_last）; 　　pid.err_last=pid.err; //上一个偏差值 　　pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0; //算出实际值 　　return pid.ActualSpeed; //返回 　　} 　　int main（）{ 　　printf（“System begin \n”）; 　　PID_init（）; 　　int count=0; 　　while（count《1000） 　　{ 　　float speed=PID_realize（200.0）; 　　printf（“%f\n”，speed）; 　　count+