PID算法的愚见与程序

keysking · 发表于 2017-5-5 18:13:19

本帖最后由 keysking 于 2017-5-5 18:16 编辑

对PID算法的愚见
PID算法名字中的三个字母其实是此算法的三个核心系数:

 P: 比例系数
 I : 积分系数
 D: 微分系数

比例系数
在只有比例系数的控制下,如果我们要让四旋翼悬浮在100cm高度,那么由于误差,它可能在90或者110等位置停下
积分系数
加入积分系数控制后,四旋翼飞到110cm的时候,发现不对,便向下飞,又飞过了,就又向上飞,上上下下,最终可能稳定.但是每次上下的速度是相同的.
微分系数
因为上上下下每次速度相同,所以极有可能飞过,所以加入微分系数,当距离目标位置越近时,速度就放的越缓,达到稍微调整就能准确的悬浮到目标位置的目的.

               程序
刚刚写了一个通用的(耦合度极低)PID函数,使用的是增量式PID算法.自我感觉这个算法并不是准确的PID计算公式,只是简化计算后的计算方法,适合计算能力较弱的单片机等使用.

[mw_shl_code=c,true]//PID.h
typedef struct {
      int       shuzhi[3];       //保存本次和之前两次的设定值与实际测量值的差值
      char       KP;       //比例系数
      char       KI; //积分常数
      char       KD;       //微分常数
      int             PID;//PID输出值
      int             SET;//设定值
      int             CUR;//实际值
      int             THR;//阀值
      int             MAX;//全力输出
} PID_Value;
void PID_Operation(PID_Value *PID);[/mw_shl_code]

[mw_shl_code=c,true]//PID.c
//增量法PID算法:
//             PID=U(k)+KP*[E(k)-E(k-1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]
#include "PID.h"
void PID_Operation(PID_Value *PID){
      int temp[3]={0};       //用于辅助计算的临时变量
      if(PID.SET-PID.CUR>PID.THR){                               //当设定值与实际值的差值大于阀值时,直接全力输出
                     PID.PID=MAX;
                     return ;
      }
      if(PID.CUR-PID.SET>PID.THR){                               //当设定值与实际值的差值大于阀值时,直接全力输出
                     PID.PID=0-MAX;
                     return ;
      }
      PID.shuzhi[2]=PID.shuzhi[1];
      PID.shuzhi[1]=PID.shuzhi[0];
      PID.shuzhi[0]=PID.SET-PID.CUR;       //差值.E(k)
//=====PID=U(k)+KP*[E(k)-E(k-1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]==================
      temp[0]=PID.shuzhi[0]-PID.shuzhi[1];                      //E(k)-E(k-1)
      temp[2]=PID.shuzhi[1]*2;
      temp[2]=PID.shizhu[0]+PID.shuzhi[2]-temp[2];       //E(k)-2E(k-1)+E(k-2)

      temp[0]=PID.KP*temp[0];
      temp[1]=PID.KI*PID.shuzhi[0];
      temp[2]=PID.KD*PID.temp[2];
      PID.PID=PID.PID+temp[0]+temp[1]+temp[2];

}[/mw_shl_code]