一种位置式PID的程序实现

EleHero2012 · 发表于 2012-4-1 17:11:21

我在网上搜到一个PID的程序，看起来不错，而且微分环节还带低通滤波的，
然后稍加修改留给自己用,应该可以用吧，请大家看看怎么样

fusion · 发表于 2012-4-1 21:02:46

还没看先顶一下

shanyan · 发表于 2012-4-1 21:04:45

先顶一下

EleHero2012 · 发表于 2012-4-2 21:08:48

还是把程序贴出来方便看：
/*
@struct sPID
@brief manage all the parameters related to PID control
*/
typedef struct
{
float kp;
float ki;
float kd;
float dt; // delta time(sample time)

float imax;
float last_error;
float integrator; // integrator value
float last_derivative;// last derivative for low-pass filter
float derivative;
float output;
float ouput_max;

/// Low pass filter cut frequency for derivative calculation.
float          filter; // Set to  "1 / ( 2 * PI * f_cut )";
// Examples for filter:
// f_cut = 10 Hz -> _filter = 15.9155e-3
// f_cut = 15 Hz -> _filter = 10.6103e-3
// f_cut = 20 Hz -> _filter =  7.9577e-3
// f_cut = 25 Hz -> _filter =  6.3662e-3
// f_cut = 30 Hz -> _filter =  5.3052e-3
}sPID;

/*
@function Get_PID()
@brief compute PID ouput value according to the error
@param error: current error between set point and point value
   PID: the pointer of the PID structure
@return PID output value
*/
float Get_PID(float error, sPID *PID)
{
// Compute proportional component
PID->output = error * PID->kp;

// Compute derivative component if time has elapsed
if ((fabs(PID->kd) > 0) && (PID->dt > 0))
{
PID->derivative = (error - PID->last_error) / PID->dt;

// discrete low pass filter, cuts out the
// high frequency noise that can drive the controller crazy
PID->derivative = PID->derivative +
         (PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * (PID->derivative - PID->derivative);

// update state
PID->last_error  = error;
PID->last_derivative  = PID->derivative;

// add in derivative component
PID->output += PID->kd * PID->derivative;
}

// Compute integral component if time has elapsed
if ((fabs(PID->ki) > 0) && (PID->dt > 0))
{
PID->integrator += (error * PID->ki) * PID->dt;
if (PID->integrator < -PID->imax)
PID->integrator = -PID->imax;
else if (PID->integrator > PID->imax)
PID->integrator = PID->imax;
PID->output += PID->integrator;
}

//Limit output
if(PID->output < -PID->ouput_max)
PID->output = -PID->output_max;
else if(PID->ouput > PID->ouput_max)
PID->output = PID->ouput_max;

return PID->output;
}

gxy508 · 发表于 2012-4-2 21:34:45

顶起来了

xjj123456789 · 发表于 2012-4-17 09:50:25

看了楼主的帖子后受益匪浅，绑定

xjj123456789 · 发表于 2012-4-17 09:52:00

PID->derivative = PID->derivative +
(PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * (PID->derivative - PID->derivative);
这句话是不是后面有问题啊,这个滤波是怎么起作用的

EleHero2012 · 发表于 2012-4-17 10:11:24

这个式子有低通滤波的作用，具体原理我也不太清楚，不过应该是对的，我在很多地方都看到过。

xue_xi_zhong · 发表于 2012-4-18 22:32:18

好，有空看看

bg8wj · 发表于 2012-4-19 03:11:47

3.5控制核心——数字PID
在控制系统中，将偏差的比例P、积分I、微分D通过线性组合构成控制量的PID控制器获得了广泛的应用，它结构简单，参数容易调整，不需要确切的数学模型。即通过采集实时转速值与设定值的偏差，利用软件编程实现转速调节的运算,单片机实现PID控制的类型分为位置式和增量式两种：

  位置式PID控制：其输入e (t)与输出u (t)的关系
         u(t)=kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) （式3.5-1）
从式3.5-1可以看出：
  位置式PID控制存在缺点：
1）由于全量输出，所以每次输出均与过去状态有关，计算时要对e(k)(k=0,1,…n)进行累加，工作量大。
2）因为计算机输出的u(n)对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，输出u(n)将大幅度变化，会引起执行机构的大幅度变化，有可能因此造成严重的生产事故，这在实际生产中是不允许的。
故本系统采用增量式数字PID算法，表达式推导式3.5-1 U（t2）与U（t1）相减：

式中：—比例常数；  —积分时间常数；  _微分时间常数；
T—采样周期
对比位置PID控制方法增量式PID优点：
1）增量式PID的输出的是控制量增量，并无积分作用，因此，这种方法适用于执行机构带积分部件的对象。如步进电机；而位置式PID适用于执行机构不带积分环节的对象。
增量式PID输出的是控制量增量，若计算机出现故障，误动作影响较小，而执行机构本身有记忆功能，可仍保持原位，不会严重影响系统的工作，而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大。

bg8wj · 发表于 2012-4-19 03:15:09

/************************************************
            增量控制PID函数体
51单片机最不擅长浮点数计算，转换成int型计算
*************************************************/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
  unsigned int dError,Error,pError;
  //增量法计算公式：
  //Pdt=Kp*[E(t)-E(t-1)]+Ki*E(t)+Kd*[E(t)-2*E(t-1)+E(t-2)]
  Error = set_temper - NextPoint;    // 偏差E(t)
  pError=Error-pp->LastError;    //E(t)-E(t-1)
  dError=Error-2*pp->LastError+pp->PrevError; //E(t)-2*E(t-1)+E(t-2)
  pp->PrevError = pp->LastError;
  pp->LastError = Error;
  return (
         pp->Proportion * pError       //比例
         + pp->Integral *Error  //积分项
         + pp->Derivative * dError    // 微分项
);
}
单片机控制推荐这种函数。位置式纯机械运算控制非常有效，比如发动机燃油 “机械控制计算机”。纯凸轮-液压-顶杠机构。

myh_hh · 发表于 2012-4-25 21:23:47

收了。研究下。

ali1019 · 发表于 2012-4-25 21:46:43

单片机没试过用float 宣告 ,会不会导致速度变慢??

xielong4183 · 发表于 2012-4-27 09:58:30

10楼的朋友我就是用的你的那个PID温度控制那个，还有很多地方不怎么明白，我QQ393283319加下，希望你帮我解释下，谢谢

椿笙 · 发表于 2012-5-1 22:36:21

学习洛！！

wwwymq · 发表于 2012-5-7 00:30:17

下下来读源码……

zhgyinfo · 发表于 2012-5-7 10:09:19

收下,有空研究一下!

wwwymq · 发表于 2012-5-7 23:41:12

xjj123456789 发表于 2012-4-17 09:52
PID->derivative = PID->derivative +
(PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * ...

这一句好像是有问题的
PID->derivative = PID->derivative +
         (PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * (PID->derivative - PID->derivative);

// update state更新状态
PID->last_error  = error;
PID->last_derivative  = PID->derivative;

后面有一个：PID->last_derivative  = PID->derivative;
查找后发现整个程序中只有这一句出现了PID->last_derivative 这个变量，没意义啊。
应该是：
PID->derivative = PID->derivative +
         (PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * (PID->last_derivative - PID->derivative);
或者：
PID->derivative = PID->derivative +
         (PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * (PID->derivative - PID->last_derivative);

但是我对这个算法还是不理解额……

wwwymq · 发表于 2012-5-7 23:41:45

xjj123456789 发表于 2012-4-17 09:52
PID->derivative = PID->derivative +
(PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * ...

这一句好像是有问题的

EleHero2012 · 发表于 2012-5-9 10:41:01

wwwymq 发表于 2012-5-7 23:41
这一句好像是有问题的
PID->derivative = PID->derivative +
(PID->dt / ( PID->filter + PI ...

多谢大家指正，
应该是PID->derivative = PID->derivative + (PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * (PID->derivative - PID->last_derivative);

EleHero2012 · 发表于 2012-5-9 10:48:10

经过大家的指正，经过修改后的PID文件传上来

bosw83 · 发表于 2012-5-10 14:05:35

应该不错，收藏了。

sz_works · 发表于 2012-5-15 17:48:37

过后在看看不懂

litaov2010 · 发表于 2012-5-17 22:53:28

顶一下，好东西。。。

Gloome · 发表于 2012-7-28 17:35:48

看了，还不大懂

sysbreaker · 发表于 2012-7-30 16:44:29

好贴，mark一个

lcmdw · 发表于 2012-8-3 16:02:35

mark

pxpx601 · 发表于 2012-11-25 20:01:20

EleHero2012 发表于 2012-5-9 10:41
多谢大家指正，
应该是PID->derivative = PID->derivative + (PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * ( ...

错了，应该是
PID->derivative = PID->last_derivative + (PID->dt / ( PID->filter + PID->dt)) * ( ...
可以看这里：http://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter.

Pao_fu · 发表于 2013-10-7 17:34:52

位置式

liang_work · 发表于 2013-10-7 18:35:48

不同的算法，记下先。

yaonen · 发表于 2013-11-9 12:59:34

开样子是不错

477748703 · 发表于 2013-11-11 18:34:40

很不错学习了

qwe2231695 · 发表于 2013-12-16 03:10:12

本帖最后由 qwe2231695 于 2013-12-16 03:12 编辑

这个里面带有“不完全微分”优化技术。APM飞控里面就引用了这种方法。为了避免微分引起的抖动。cuts out the high frequency noise that can drive the controller crazy。

wsm80828 · 发表于 2013-12-16 05:05:04

谢谢分享

电气工程化动自 · 发表于 2014-8-15 23:46:27

好不容易找到这样的贴顶一下顺便研究一下

TNTHUAHUA · 发表于 2014-8-16 10:38:22

也在学习PID控制技术，

机器人天空 · 发表于 2014-8-16 10:43:06

mark.......

leicai05 · 发表于 2014-8-18 09:16:47

下载，学习

nhw1234 · 发表于 2014-8-19 12:38:34

感谢大神共享

votasee · 发表于 2014-8-21 22:41:19

正在努力学习中！！

BrightWang · 发表于 2014-8-22 13:20:36

标记，一种位置式PID的程序实现

一种位置式PID的程序实现

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