PID算法的C語言實現
積分飽和通俗講就是系統在一個偏差方向上的飽和，下面一起來跟著小編學習一下PID算法的C語言實現方法吧，希望可以幫助到大家!
比如一個系統設定了輸出不會超過100，但因為出現一個方向上的偏差積分使得輸出超過了100，此時達到了飽和狀態，如果繼續在這個方向上積分會導致PID控制超過100系統卻運行在100，相當于積分調節對系統輸出沒有作用，就出現失控的狀態，這是系統不能接受的，而且飽和積分越深，退出飽和就越久。上面是在正向的飽和，負向的飽和類似!
為了解決這個問題，我們采用抗積分飽和算法，其思路就是：如果上一次的輸出控制量超過了飽和值，飽和值為正，則這一次只積分負的偏差，飽和值為負，則這一次只積分正的偏差，從而避免系統長期留在飽和區!
下面我以 位置型+抗積分飽和+積分分離的PID控制算法C語言來觀察調節結果：(相對應的代碼可以參考以往的文章)
//位置型+抗積分飽和+積分分離 PID控制算法
struct _pid{
float SetSpeed;
float ActualSpeed;
float Err;
float Err_Last;
float Kp,Ki,Kd;
float Voltage;
float Integral;
float Umax; //最大正飽和上限值
float Umin; //最大負飽和下限值
}pid;
void PID_Init(void)
{
printf("PID_Init begin! ");
pid.SetSpeed = 0;
pid.ActualSpeed = 0;
pid.Err = 0;
pid.Err_Last = 0;
pid.Kp = 0.2;
pid.Ki = 0.1; //增大了積分環節的值
pid.Kd = 0.2;
pid.Voltage = 0;
pid.Integral = 0;
pid.Umax = 400; //正飽和值為400
pid.Umin = -200; //負飽和值為-200
printf("PID_Init end! ");
}
float PID_Cal(float Speed)
{
unsigned char index;
pid.SetSpeed = Speed;
pid.Err = pid.SetSpeed - pid.ActualSpeed;
if(pid.ActualSpeed>pid.Umax) //如果上一次輸出變量出現正向的飽和
{
if(abs(pid.Err)>200)
{
index = 0;
}
else
{
index = 1;
if(pid.Err<0)
{
pid.Integral += pid.Err; //正飽和只積分負偏差
}
}
}
else if(pid.ActualSpeed {
if(abs(pid.Err)>200)
{
index = 0;
}
else
{
index = 1;
if(pid.Err>0)
{
pid.Integral += pid.Err; //負飽和只積分正偏差
}
}
}
else
{
if(abs(pid.Err)>200) //積分分離的PID優化，可參考以往的文章
{
index = 0;
}
else
{
index = 1;
pid.Integral += pid.Err;
}
}
pid.Voltage = pid.Kp*pid.Err +index*pid.Ki*pid.Integral + pid.Kd*(pid.Err - pid.Err_Last);
pid.Err_Last = pid.Err;
pid.ActualSpeed = pid.Voltage*1.0;
return pid.ActualSpeed;
}
int main(void)
{
int count = 0 ;
printf("SYSTEM BEGIN! ");
PID_Init();
while(count<1000)
{
float speed = PID_Cal(200.0);
printf("-%d-%f-",count,speed);
count++;
}
return 0;
}
最后運行結果：
我們發現，相對以往的算法，還算法大大提高了調節的速度和穩定!
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