C 語言實現增量式PID

一直以來，pid都是控制領域的經典算法，之前嘗試理解了很久，但還是一知半解，總是不得要領，昨天模仿着別人的代碼寫了一個增量式pid的代碼。

我的理解就是pid其實就是對你設置的預定參數進行跟蹤。在控制領域，他先采集目前的實時參數，與設定的參數進行比較，計算出誤差，然后進行積分微分運算，計算出控制器需要的增量（正負），

然后與實際參數相加，使他盡可能的接近設定值 。沒有D參數的稱為PI控制器，也比較常用。具體公式其實不理解也沒關系，只要對照着差分方程，寫出相應的算法即可，然后上網查查pid調節的經驗。

找到最適的pid參數。

程序中的count為需要計算的次數，有興趣的讀者可以嘗試着修改一下這個數值，當count值為100的時候，你會發現他最后迭代的值並不是設定值200.0.而是一個比他小的數，

這是因為100次計算並不能使他達到設定值，畢竟我們設置的初始實際值為0，要讓0直接跟蹤到200需要一段跳躍時間。這個跳躍時間並不是100計算就能達到的；可以嘗試幾次試試。

當然實際控制領域應用的時候，並沒有這個count，他會一直進行 動態運算，使實際值一直保持在設定值附近。

//實現增量式PID算法 

#include "stdio.h" 
void pid_init();//PID參數初始化 
float pid_realise(float speed);//實現PID算法   

struct {
    float set_speed;//設定速度 
    float actual_speed;//實際速度
    float error;//偏差  
    float error_next;//上一個偏差  
    float error_last;//上上一個偏差 
    float kp,ki,kd;//定義比例，積分，微分參數  
     
}pid;


int main()
{
    pid_init();
    int count = 0;
    while(count<400)//進行400次 PID 運算，使初始值從0開始接近200.0   
    {
        float speed = pid_realise(200.0);//設定值設定為200.0  
        printf("%f\n",speed);//輸出每一次PID 運算后的結果  
        count++;
    }
}


void pid_init()
{
    pid.set_speed = 0.0;
    pid.actual_speed = 0.0;
    pid.error = 0.0;
    pid.error_next = 0.0;
    pid.error_last = 0.0;
    //可調節PID 參數。使跟蹤曲線慢慢接近階躍函數200.0 // 
    pid.kp = 0.2;
    pid.ki = 0.01;
    pid.kd = 0.2;
}


float pid_realise(float speed)//實現pid  
{
    pid.set_speed = speed;//設置目標速度  
    pid.error = pid.set_speed - pid.actual_speed;
    float increment_speed;//增量
     
    increment_speed = pid.kp*(pid.error-pid.error_next)+pid.ki*pid.error+\
    pid.kd*(pid.error-2*pid.error_next+pid.error_last);//增量計算公式  
    
    pid.actual_speed+= increment_speed;
    pid.error_last = pid.error_next;//下一次迭代  
    pid.error_next = pid.error;
    return pid.actual_speed; 
    
}