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(guò)PID控制算法實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)通過(guò)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(guò)算法實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算，再通過(guò)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^32試甘式RID^32試甘式RID控制算濁的簡(jiǎn)化琢慰圈上圖的傳遞函數(shù)為：/ ]、-■-(s)=h(s)=kf1+—已 、丿-(2-1)在時(shí)域的傳遞函數(shù)表達(dá)式對(duì)上式中的微分和積分進(jìn)行近似I鞏G&dI鞏G&d七TV■o i=O刃曲) —1)di T(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)心)=K擔(dān)野I+a;乏冊(cè)“心(曲門(mén)一浙j))(2-4)其中KT瓦=亠u(n)——第k個(gè)采樣時(shí)刻的控制；K——比例放大系數(shù)；PK 積分放大系數(shù)；iK 微分放大系數(shù)；dT――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(guò)程與連續(xù)過(guò)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(chēng)為全量式或位置式PID控制算法缺點(diǎn)：由于全量輸出，所以每次輸出均與過(guò)去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e(k)(k=O,l,???n)進(jìn)行累加，工作量大。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(guò)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(méi)有包含輸入輸出處理部分。/*二==================================================================================================*/

typedefstruetPID{doubleSetPoint;//設(shè)定目標(biāo)DesiredvaluedoubleProportion; //比例常數(shù)ProportionalConstdoubleIntegral; //積分常數(shù)IntegralConstdoubleDerivative; //微分常數(shù)DerivativeConstdoubleLastError; //Error[T]doublePrevError; //Error[-2]doubleSumError;//SumsofErrors}PID;/*二==================================================================PID計(jì)算部分================================*/doublePIDCalc(PID*pp,doubleNextPoint){doubledError,Error;//偏差積分//當(dāng)前微分////偏差積分//當(dāng)前微分//dError=Error—pp—>LastError;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));}/*二==================================================================MainProgram主程序==============================二二*doublesensor(void)//DummySensorFunction{}voidactuator(doublerDelta)//DummyActuatorFunction{}voidmain(void){PIDsPID;//PIDControlStructuredoublerOut;//PIDResponse(Output)doublerIn;//PIDFeedback(Input)PIDInit(&sPID);//InitializeStructuresPID.Proportion二0.5;//SetPIDCoefficientssPID.Integral=0.5;sPID.Derivative=0.0;sPID.SetPoint二100.0;//SetPIDSetpointfor(;;){//MockUpofPIDProcessingrIn