如何使用C语言实现PID控制算法

网络整理 2020-09-21 10:53:26 0评

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  最近两天在考虑一般控制算法的 C 语言实现问题,发现网络上尚没有一套完整的比较体系的讲解。于是总结了几天,整理一套思路分享给大家。 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。先看看 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。

  理解一下这个公式,主要从下面几个问题着手,为了便于理解,把控制环境具体一下: 1.规定这个流程是用来为直流电机调速的; 2.输入量 rin(t)为电机转速预定值; 3.输出量 rout(t)为电机转速实际值; 4.执行器为直流电机; 5.传感器为光电码盘,假设码盘为 10 线; 6.直流电机采用 PWM 调速转速用单位 转/min 表示; 不难看出以下结论: 1.输入量 rin(t)为电机转速预定值(转/min); 2. 输出量 rout(t)为电机转速实际值(转/min); 3.偏差量为预定值和实际值之差(转/min); 那么以下几个问题需要弄清楚: 1.通过 PID 环节之后的 U(t)是什么值呢? 2.控制执行器(直流电机)转动转速应该为电压值(也就是 PWM 占空比)。 3.那么 U(t)与 PWM 之间存在怎样的联系呢?

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