PID算法程序位置式PID控制算法

/由單片機(jī)組成的數(shù)字控制系統(tǒng)控制中，PID控制器是通過PID控制算法實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)通過AD對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，變成數(shù)字信號(hào)，再在單片機(jī)中通過算法實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算，再通過DA把控制量反饋回控制源。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的伺服控制。位置式PID控制算法位置式PID控制算法的簡(jiǎn)化示意圖上圖的傳遞函數(shù)為：（2-1）在時(shí)域的傳遞函數(shù)表達(dá)式（2-2）對(duì)上式中的微分和積分進(jìn)行近似（2-3）式中n是離散點(diǎn)的個(gè)數(shù)。于是傳遞函數(shù)可以簡(jiǎn)化為：（2-4）其中u(n)——第k個(gè)采樣時(shí)刻的控制；KP——比例放大系數(shù)；

Ki——積分放大系數(shù)；Kd——微分放大系數(shù)；T——采樣周期。如果采樣周期足夠小，則（2-4）的近似計(jì)算可以獲得足夠精確的結(jié)果，離散控制過程與連續(xù)過程十分接近。（2-4）表示的控制算法直接按（2-1）所給出的PID控制規(guī)律定義進(jìn)行計(jì)算的，所以它給出了全部控制量的大小，因此被稱為全量式或位置式PID控制算法。缺點(diǎn)：1）

由于全量輸出，所以每次輸出均與過去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e(k)(k=0,1,…n)進(jìn)行累加，工作量大。2）

因?yàn)橛?jì)算機(jī)輸出的u(n)對(duì)應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，輸出u(n)將大幅度變化，會(huì)引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的大幅度變化，有可能因此造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，這在實(shí)際生產(chǎn)中是不允許的。位置式PID控制算法程序具體的PID參數(shù)必須由具體對(duì)象通過實(shí)驗(yàn)確定。由于單片機(jī)的處理速度和ram資源的限制，一般不采用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，而將所有參數(shù)全部用整數(shù)，可大大提高運(yùn)算速度。這個(gè)程序只是一般常用pid算法的基本架構(gòu)，沒有包含輸入輸出處理部分。

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typedefstructPID{

doubleSetPoint;//設(shè)定目標(biāo)Desiredvalue

doubleProportion;//比例常數(shù)ProportionalConst

doubleIntegral;//積分常數(shù)IntegralConst

doubleDerivative;//微分常數(shù)DerivativeConst

doubleLastError;//Error[-1]

doublePrevError;//Error[-2]

doubleSumError;//SumsofErrors

}PID;

/*====================================================================================================

PID計(jì)算部分

=====================================================================================================*/

doublePIDCalc(PID*pp,doubleNextPoint)

{

doubledError,Error;

Error=pp->SetPoint-NextPoint;//偏差

pp->SumError+=Error;//積分

dError=Error-pp->LastError;//當(dāng)前微分

pp->PrevError=pp->LastError;

pp->LastError=Error;

return(pp->Proportion*Error//比例項(xiàng)

+pp->Integral*pp->SumError//積分項(xiàng)

+pp->Derivative*dError//微分項(xiàng)

);

}

/*====================================================================================================

InitializePIDStructurePID參數(shù)初始化

=====================================================================================================*/

voidPIDInit(PID*pp)

{

memset(pp,0,sizeof(PID));

}

/*====================================================================================================

MainProgram主程序

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doublesensor(void)//DummySensorFunction

{

}

voidactuator(doublerDelta)//DummyActuatorFunction

{}

voidmain(void)

{

PIDsPID;//PIDControlStructure

doublerOut;//PIDResponse(Output)

doublerIn;//PIDFeedback(Input)

PIDInit(&sPID);//InitializeStructure

sPID.Proportion=0.5;//SetPIDCoefficients

sPID.Integral=0.5;

sPID.Derivative=0.0;

sPID.SetPoint=100.0;//SetPIDSetpoint

for(;;){//MockUpof