#include <stdio.h> float pid(float setpoint, float process_variable, float kp, float ki, float kd, float dt, float* integral, float* last_error) { // Calculate error float error = setpoint - process_variable; // Calculate integral *integral += error * dt; // Calculate derivative float derivative = (error - *last_error) / dt; // Calculate output float output = kp * error + ki * (*integral) + kd * derivative; // Save variables for next iteration *last_error = error; return output; } int main() { // Initialize variables float setpoint = 10.0; float process_variable = 0.0; float kp = 1.0; float ki = 0.1; float kd = 0.5; float dt = 0.1; float integral = 0.0; float last_error = 0.0; // Run PID loop for (int i = 0; i < 100; i++) { // Get process variable (e.g. from a sensor) process_variable = /* get process variable */; // Calculate output float output = pid(setpoint, process_variable, kp, ki, kd, dt, &integral, &last_error); // Apply output (e.g. to a motor) /* apply output */ // Wait for next iteration /* wait */ } return 0; }
这个函数接收7个输入参数和2个指针作为输出参数。输入参数包括:
- setpoint:设定值
- process_variable:过程变量
- kp:比例系数
- ki:积分系数
- kd:微分系数
- dt:采样时间
- integral:积分项变量的指针
- last_error:上一次误差变量的指针
输出参数为函数的返回值,即PID算法计算出的控制量。
函数内部的实现和PID算法的公式比较相似,主要包括以下步骤:
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计算误差(偏差):误差是设定值与过程变量之间的差值。
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计算积分:将误差累积起来,计算积分项。需要注意的是,积分项需要乘以采样时间,这里使用指针来保存积分项变量的值。
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计算微分:计算误差的变化率,也就是差分项。需要注意的是,差分项需要除以采样时间。
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计算输出:将比例、积分和微分三个部分相加,得到控制量。
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保存变量:将当前误差保存为上一次误差,以便下一次计算微分。
这个函数可以在一个循环中多次调用,每次输入新的过程变量和设定值,输出控制量,从而实现PID控制。
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