PID控制

位制式PID算法

PID计算公式：

K：比例系数
E：为当前的偏差
T ：PID的计算周期
T：积分周期
T：微分周期
E：前一次的偏差
OUT：常数

#ifndef _PID_
#define _PID_
#include "stm32f10x_conf.h"
void PID_Calc(void);
// 使用结构体定义PID所需的类型
typedef struct
{
    float Sv; // 用户设定值
    float Pv; // 当前的值
    float Kp; // 比例系数
    float T;  // 计算周期or采样周期
    float Ti; // 积分时间常数
    float Td; // 微分系数
    float Ek; // 本次的偏差
    float Ek_1; // 上次的偏差
    float SEk; // 前面n次历史偏差之和
    float OUT0; // 当计算值为0时，维持一个稳定的输出
    float OUT; // 输出的值
    unsigned int C10ms;
    unsigned int pwmcycle; // pwm周期
}PID;

// pid.c
#include "pid.h"
PID pid; // 存放PID算法所需的数据
void PID_Calc(void)    // pid计算
{
     float DelEk;
    float ti, ki, td, kd;
    float Pout,Iout,Dout, temp;
    if(/*判断计算周期是否到了*/)
        return;
    pid.Ek = pid.Sv-pid.Pv;            // 得到当前的偏差值
    pid.SEK += pid.Ek;                // 历史偏差总和
    DelEk = pid.Ek - pid.Ek_1;      // 最近两次偏差之差
    ti = pid.T/pid.Ti; // 积分项
    ki = ti*pid.Kp;
    td = pid.Td/pid.T; // 微分项
    kd = td*pid.Kp;
    Pout = pid.Kp*pid.Ek; // 比例输出
    Iout = ki*pid.SEK; // 积分输出
    Dout = kd*(pid.Ek - pid.Ek_1); // 微分输出
    temp = Pout + Iout + Dout + pid.OUT0; // 本次计算结果
    // pid归并到有效值内
    if(out>pid.pwmcycle)
    {
        pid.OUT = pid.pwmcycle;
    }else if
    {
        pid.OUT = 0;
    }else
    {
        pid.OUT = temp;
    }
    pid.Ek_1 = pid.Ek; // 本次输出后，将本次的值赋值到上一次的
    pid.C10ms = 0;
}

// main.c
// 初始化PID所需的参数值（一般这些参数都是存储在可记忆存储位置）
void PID_Init()
{
    pid.Sv = 100; // 用户设定温度 从存储器获取的值
    pid.Kp = 20; // 从传感器获取的值
    pid.T = 1000; // PID计算周期 1000ms
    pid.Ti = 5000; // 积分时间5000ms
    pid.Td = 1200; // 微分时间1200ms
    pid.pwmcycle = 1000; // pwm周期1000;
}
int main()
{
      //....
    PID_Init();
    while(1)
    {
    }
}

增量式PID算法

公式：

参数介绍：
Ek：本次的偏差
Ek_1：上次的偏差
Ek_2：上上次的偏差
Kp：算法增益调节
Ti：积分时间
Td：微分时间常数

结论：
增量式PID的计算只需要最近3次的偏差（本次偏差，上次偏差，上上次偏差），不需要处理器存储大量的历史偏差值，计算量也相对较少，容易实现。