PID算法原理,PID源码,自整定,及工具

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1、一、PID的数学模型在工业应用中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，在很多控制算法当中，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。PID算法的一般形式：二、PID的C语言实现1.位置式PID的C语言实现上边已经抽象出了位置性PID和增量型PID的数学表达式，这里重点讲解C语言

2、代码的实现过程。第一步：定义PID变量结构体，代码如下：structt_pid{floatSetSpeed;//定义设定值floatActualSpeed;//定义实际值floaterr;//定义偏差值floaterr_last;//定义上一个偏差值floatKp,Ki,Kd;//定义比例、积分、微分系数floatvoltage;//定义电压值（控制执行器的变量）floatintegral;//定义积分值}pid;第二部：初始化变量，代码如下：voidPID_init(){pid.SetSpeed=0.

3、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;pid.Ki=0.015;pid.Kd=0.2;}统一初始化变量，尤其是Kp,Ki,Kd三个参数，调试过程当中，对于要求的控制效果，可以通过调节这三个量直接进行调节。第三步：编写控制算法，代码如下：floatPID_realize(floatspeed){pid.SetSpeed=speed;pid.err=pid.

4、SetSpeed-pid.ActualSpeed;pid.integral+=pid.err;pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last);pid.err_last=pid.err;pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;returnpid.ActualSpeed;}注意：这里用了最基本的算法实现形式，没有考虑死区问题，没有设定上下限，只是对公式的一种直接的实现，后面的介绍

5、当中还会逐渐的对此改进。到此为止，PID的基本实现部分就初步完成了。下面是测试代码：intmain(){PID_init();intcount=0;while(count<1000){floatspeed=PID_realize(200.0);printf("%f",speed);count++;}return0;}2.增量型PID的C语言实现上一节中介绍了最简单的位置型PID的实现手段，这一节讲解增量式PID的实现方法。#include#includestru

6、ctt_pid{floatSetSpeed;//定义设定值floatActualSpeed;//定义实际值floaterr;//定义偏差值floaterr_next;//定义上一个偏差值floaterr_last;//定义最上前的偏差值floatKp,Ki,Kd;//定义比例、积分、微分系数}pid;voidPID_init(){pid.SetSpeed=0.0;pid.ActualSpeed=0.0;pid.err=0.0;pid.err_last=0.0;pid.err_next=0.0;pid.K

7、p=0.2;pid.Ki=0.015;pid.Kd=0.2;}floatPID_realize(floatspeed){pid.SetSpeed=speed;pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;floatincrementSpeed=pid.Kp*(pid.err-pid.err_next)+pid.Ki*pid.err+pid.Kd*(pid.err-2*pid.err_next+pid.err_last);pid.ActualSpeed+=incrementSp

8、eed;pid.err_last=pid.err_next;pid.err_next=pid.err;returnpid.ActualSpeed;}intmain(){PID_init();intcount=0;while(count<1000){floatspeed=PID_realize(200.0);printf("%f",speed);count++;}return0;}3.积分分离的PID控制算法在普通PID控制中，引入积分环