PID 조절 C 언어 해석
38437 단어 프로 그래 밍 언어사물 인터넷제어 계산법C 와 끼 워 넣 기
선생님 께 서 는 프로 그래 밍 으로 PID 조절 을 실현 하 는 임 무 를 주 셨 습 니 다. 우리 학과 에서 C 언어 와 VB 를 배 웠 기 때문에 저 는 Kotlin 을 가지 고 연습 하고 싶 습 니 다. 인터넷 에서 다른 사람 이 C 로 어떻게 실현 하 는 지 검색 하고 상세 한 데 이 터 를 찾 았 습 니 다. 그런데 너무 많은 데 이 터 를 보 여 주 었 습 니 다. 저 는 기초 지식 을 정리 하 겠 습 니 다. Kotlin 의 실현 은 여기 있 습 니 다.
간략하게 해석 하 다.
참고 자 료 는 여기 서 오차 신 호 를 통 해 제 어 량 을 제어 하 는데 컨트롤 러 자체 가 비례, 적분, 미분 세 부분의 더하기 이다.여기 서 우 리 는 (t 시간 에):
위치 형 PID 의 C 언어 구현
첫 번 째 단계: PID 변수 구조 체 를 정의 합 니 다. 코드 는 다음 과 같 습 니 다.
struct _pid{
float SetSpeed; //
float ActualSpeed; //
float err; //
float err_last; //
float Kp,Ki,Kd; // 、 、
float voltage; // （ ）
float integral; //
}pid;
제어 알고리즘 에 필요 한 매개 변 수 는 하나의 구조 체 에서 통일 적 으로 정의 되 어 뒤의 사용 에 편리 합 니 다.
두 번 째 부분: 변 수 를 초기 화 합 니 다. 코드 는 다음 과 같 습 니 다.
void PID_init(){
printf("PID_init begin
");
pid.SetSpeed=0.0;
pid.ActualSpeed=0.0;
pid.err=0.0;
pid.err_last=0.0;
pid.voltage=0.0;
pid.integral=0.0;
pid.Kp=0.2;
pid.Ki=0.015;
pid.Kd=0.2;
printf("PID_init end
");
}
변 수 를 통일 적 으로 초기 화 합 니 다. 특히 Kp, Ki, Kd 세 개의 매개 변 수 는 디 버 깅 과정 에서 요구 하 는 제어 효과 에 대해 이 세 개의 양 을 조절 하여 직접 조절 할 수 있 습 니 다.
세 번 째 단계: 제어 알고리즘 을 작성 합 니 다. 코드 는 다음 과 같 습 니 다.
float PID_realize(float speed){
pid.SetSpeed=speed;
pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
pid.integral+=pid.err;
pid.voltage=pid.Kp*pid.err+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;
}
주의: 여기 서 가장 기본 적 인 알고리즘 실현 형식 을 사 용 했 고 사각 지대 문 제 를 고려 하지 않 았 으 며 상하 한 을 설정 하지 않 았 으 며 공식 에 대한 직접적인 실현 일 뿐 뒤의 소개 에서 이에 대해 점점 개선 할 것 입 니 다.
지금까지 PID 의 기본 실현 부분 은 초보 적 으로 완성 되 었 다.다음은 테스트 코드:
int main(){
printf("System begin
");
PID_init();
int count=0;
while(count<1000)
{
float speed=PID_realize(200.0);
printf("%f
",speed);
count++;
}
return 0;
}
증분 형 PID 의 C 언어 구현
이것 이 바로 이산 화 PID 의 증 량 식 표현 방식 으로 공식 적 으로 볼 수 있 듯 이 증 량 식 표현 결 과 는 최근 세 차례 의 편차 와 관련 이 있어 시스템 의 안정성 을 크게 향상 시 켰 다.주의해 야 할 것 은 최종 출력 결과 가
u(K)+ ;
include<stdio.h>
struct _pid{
float SetSpeed; //
float ActualSpeed; //
float err; //
float err_next; //
float err_last; //
float Kp,Ki,Kd; // 、 、
}pid;
void PID_init(){
pid.SetSpeed=0.0;
pid.ActualSpeed=0.0;
pid.err=0.0;
pid.err_last=0.0;
pid.err_next=0.0;
pid.Kp=0.2;
pid.Ki=0.015;
pid.Kd=0.2;
}
float PID_realize(float speed){
pid.SetSpeed=speed;
pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
float incrementSpeed=pid.Kp*(pid.err-pid.err_next)+pid.Ki*pid.err+pid.Kd*(pid.err-2*pid.err_next+pid.err_last);
pid.ActualSpeed+=incrementSpeed;
pid.err_last=pid.err_next;
pid.err_next=pid.err;
return pid.ActualSpeed;
}
int main(){
PID_init();
int count=0;
while(count<1000)
{
float speed=PID_realize(200.0);
printf("%f
",speed);
count++;
}
return 0;
}
결론: 시스템 의 안정성 이 크게 향상 되 었 다.
적분 분리 PID 제어 계산법 C 언어 구현
일반 PID 제어 에서 포인트 고 리 를 도입 하 는 목적 은 주로 정 차 를 없 애고 제어 정밀 도 를 높이 기 위 한 것 이다.그러나 작 동, 종료 또는 대폭 증감 설정 시 짧 은 시간 내 에 시스템 출력 에 큰 편차 가 생 겨 PID 연산 의 적분 축적 을 초래 하고 통 제 량 이 집행 기구 가 허용 할 수 있 는 최대 동작 범 위 를 초과 하여 극한 통 제 량 에 대응 하여 비교적 큰 초과 조정, 심지어 진동 을 일 으 킬 수 있 으 므 로 이것 은 절대 허용 되 지 않 는 다.
이 문 제 를 극복 하기 위해 포인트 분리 개념 을 도입 했다. 그 기본 적 인 사 고 는 통 제 량 과 설정 치 의 편차 가 비교적 클 때 포인트 역할 을 취소 하 는 것 이다.제 어 량 이 주어진 값 에 가 까 울 때 포인트 제 어 를 도입 하여 정 차 를 없 애고 정밀 도 를 높 인 다.그 구체 적 인 실현 코드 는 다음 과 같다.
pid.Kp=0.2;
pid.Ki=0.04;
pid.Kd=0.2; //
if(abs(pid.err)>200)
{
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); //
결론: 시스템 의 신속 성 이 향상 되 었 다.
적분 포화 저항 PID 제어 계산법 C 언어 구현
이른바 적분 포화 현상 이란 시스템 에 한 방향의 편차 가 존재 하면 PID 컨트롤 러 의 출력 이 적분 작용 의 누적 으로 인해 커지 고 집행 기구 가 극한 위치 에 이 르 게 하 는 것 을 말한다. 만약 에 컨트롤 러 의 출력 U (k) 가 계속 커지 면 집행 기 의 개방 도가 더 이상 증가 할 수 없다. 이때 컴퓨터 의 출력 통 제 량 이 정상 적 인 운행 범 위 를 초과 하여 포화 구역 에 들어간다.시스템 에 역방향 편차 가 생기 면 u (k) 는 포화 구역 에서 점점 퇴출 된다.포화 구역 에 들 어 갈 수록 포화 구역 에서 물 러 나 는 시간 이 길다.이 기간 동안 집행 기 구 는 여전히 극한 위치 에 머 물 러 편차 의 역방향 에 따라 즉각 상응하는 변 화 를 하지 않 았 다. 이때 시스템 은 통 제 력 을 잃 은 것 처럼 통제 성능 을 악화 시 켰 다. 이런 현상 을 적분 포화 현상 이나 적분 통제 불 능 현상 이 라 고 한다.적분 의 포 화 를 방지 하 는 방법 중 하 나 는 바로 항 적분 포화 법 이다. 이 방법의 사고방식 은 u (k) 를 계산 할 때 먼저 지난 순간의 제 어량 u (k - 1) 가 극한 범 위 를 초 과 했 는 지 판단 하 는 것 이다. 만약 에 u (k - 1) > umax 라면 마이너스 편차 만 누적 한다.하면, 만약, 만약...
struct _pid{
float SetSpeed; //
float ActualSpeed; //
float err; //
float err_last; //
float Kp,Ki,Kd; // 、 、
float voltage; // （ ）
float integral; //
float umax;
float umin;
}pid;
void PID_init(){
printf("PID_init begin
");
pid.SetSpeed=0.0;
pid.ActualSpeed=0.0;
pid.err=0.0;
pid.err_last=0.0;
pid.voltage=0.0;
pid.integral=0.0;
pid.Kp=0.2;
pid.Ki=0.1; // ， ，
pid.Kd=0.2;
pid.umax=400;
pid.umin=-200;
printf("PID_init end
");
}
float PID_realize(float speed){
int index;
pid.SetSpeed=speed;
pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
if(pid.ActualSpeed>pid.umax) //
{
if(abs(pid.err)>200) //
{
index=0;
}else{
index=1;
if(pid.err<0)
{
pid.integral+=pid.err;
}
}
}else if(pid.ActualSpeed<pid.umin){
if(abs(pid.err)>200) //
{
index=0;
}else{
index=1;
if(pid.err>0)
{
pid.integral+=pid.err;
}
}
}else{
if(abs(pid.err)>200) //
{
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;
}
결론: 시스템 의 안정 시간 은 몇 차례 에 비해 많이 단축 되 었 다.
사다리꼴 적분 의 PID 제어 계산법 C 언어 구현
먼저 사다리꼴 알고리즘 의 포인트 부분 공식 을 PID 제어 율 의 포인트 항목 으로 살 펴 보 자. 그 역할 은 여 차 를 없 애 는 것 이다. 여 차 를 최대한 줄 이기 위해 포인트 항목 의 연산 정 도 를 높 여야 한다. 이 를 위해 사각형 포 인 트 를 사다리꼴 포인트 로 바 꿀 수 있다. 구체 적 으로 실 현 된 문 구 는 다음 과 같다.
pid.voltage=pid.Kp*pid.err+index*pid.Ki*pid.integral/2+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last); //
총화: 정밀도 향상.
포 인 트 를 바 꾸 는 PID 제어 계산법 C 언어 구현
변 적분 PID 는 적분 분 리 된 PID 알고리즘 의 더 일반적인 형식 으로 볼 수 있다.일반적인 PID 제어 알고리즘 에서 포인트 계수 ki 는 상수 이기 때문에 전체 제어 과정 에서 포인트 증 가 는 변 하지 않 습 니 다.그러나 시스템 이 포인트 항목 에 대한 요 구 는 시스템 의 편차 가 클 때 포인트 작용 이 약해 지고 심지어 전무 해 야 하 며 편차 시간 에 강화 해 야 한 다 는 것 이다.적분 계 수 를 크게 취하 면 초 조 가 발생 하고 심지어 적분 이 포화 되 며 작 게 취하 면 짧 은 시간 안에 정 차 를 없 앨 수 없다.따라서 시스템 의 편차 크기 에 따라 포인트 속 도 를 바 꾸 는 것 이 필요 하 다.포인트 변경 PID 의 기본 사상 은 포인트 항목 의 누적 속 도 를 바 꾸 어 편차 크기 와 대응 하도록 하 는 것 이다. 편차 가 클 수록 포인트 가 느리다.편차 가 적 을 수록 포인트 가 빠르다.
여기 포인트 계수 앞 에 비례 값 index 를 추가 합 니 다:
abs(err)<180 ，index=1;
180200 ，index=0;
최종 비례 부분의 비례 계 수 치 는 ki * index 입 니 다.구체 적 인 PID 구현 코드 는 다음 과 같 습 니 다.
pid.Kp=0.4;
pid.Ki=0.2; //
pid.Kd=0.2;
float PID_realize(float speed){
float index;
pid.SetSpeed=speed;
pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
if(abs(pid.err)>200) //
{
index=0.0;
}else if(abs(pid.err)<180){
index=1.0;
pid.integral+=pid.err;
}else{
index=(200-abs(pid.err))/20;
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;
}
결론: 시스템 의 안정 속도 가 매우 빠르다. 나 는 다른 블 로그 에 있다.https://blog.csdn.net/qq_37258787 / article / details / 79603352 는 Kotlin 언어 로 상기 기능 을 실현 하고 간단 한 데이터 시각 화 전 시 를 실시 했다.
이 내용에 흥미가 있습니까?
현재 기사가 여러분의 문제를 해결하지 못하는 경우 AI 엔진은 머신러닝 분석(스마트 모델이 방금 만들어져 부정확한 경우가 있을 수 있음)을 통해 가장 유사한 기사를 추천합니다:
셸 스 크 립 트 프로 그래 밍: sed 명령 으로 텍스트 편집red 는 온라인 편집기 의 일종 이다.그것 은 한 줄 의 내용 을 한꺼번에 처리한다.작업 중 에 한 고객 의 요 구 를 만 났 습 니 다. 기본 와 이 파이 의 ssid 이름 은 MAC 주소 의 뒷 6 자 리 를 ...
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