PID算法的C语言实现

积分饱和通俗讲就是系统在一个偏差方向上的饱和，下面一起来跟着小编学习一下PID算法的C语言实现方法吧，希望可以帮助到大家!

比如一个系统设定了输出不会超过100，但因为出现一个方向上的偏差积分使得输出超过了100，此时达到了饱和状态，如果继续在这个方向上积分会导致PID控制超过100系统却运行在100，相当于积分调节对系统输出没有作用，就出现失控的状态，这是系统不能接受的，而且饱和积分越深，退出饱和就越久。上面是在正向的`饱和，负向的饱和类似!

为了解决这个问题，我们采用抗积分饱和算法，其思路就是：如果上一次的输出控制量超过了饱和值，饱和值为正，则这一次只积分负的偏差，饱和值为负，则这一次只积分正的偏差，从而避免系统长期留在饱和区!

下面我以 位置型+抗积分饱和+积分分离的PID控制算法C语言来观察调节结果：(相对应的代码可以参考以往的文章)

//位置型+抗积分饱和+积分分离 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; //最大正饱和上限值

float Umin; //最大负饱和下限值

}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; //增大了积分环节的值

pid.Kd = 0.2;

pid.Voltage = 0;

pid.Integral = 0;

pid.Umax = 400; //正饱和值为400

pid.Umin = -200; //负饱和值为-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) //如果上一次输出变量出现正向的饱和

{

if(abs(pid.Err)>200)

{

index = 0;

}

else

{

index = 1;

if(pid.Err<0)

{

pid.Integral += pid.Err; //正饱和只积分负偏差

}

}

}

else if(pid.ActualSpeed {

if(abs(pid.Err)>200)

{

index = 0;

}

else

{

index = 1;

if(pid.Err>0)

{

pid.Integral += pid.Err; //负饱和只积分正偏差

}

}

}

else

{

if(abs(pid.Err)>200) //积分分离的PID优化，可参考以往的文章

{

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;

}

最后运行结果：

我们发现，相对以往的算法，还算法大大提高了调节的速度和稳定!