Pid控制算法-积分分离pid算法C++实现

PID控制算法的C++语言实现

五 积分分离的PID控制算法C++语言实现

 通过三、四两篇文章，基本上已经弄清楚了PID控制算法的最常规的表达方法。在普通PID控制中，引入积分环节的目的，主要是为了消除静差，提高控制精度。但是在启动、结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分积累，导致控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应极限控制量，从而引起较大的超调，甚至是震荡，这是绝对不允许的。

   为了克服这一问题，引入了积分分离的概念，其基本思路是 当被控量与设定值偏差较大时，取消积分作用; 当被控量接近给定值时，引入积分控制，以消除静差，提高精度。其具体实现代码如下：

pid.h:
 #ifndef _PID_H_
#define _PID_H_
 
typedef struct _pid{
float SetSpeed;
float ActualSpeed;
float err;
float err_last;
float Kp, Ki, Kd;
float voltage;
float integral;
float umax;
float umin;
}Pid;
 
 
class Pid_control
{
public:
 
void PID_init();
float PID_realize(float speed);
 
private:
int index;
Pid pid;
};
#endif
 
pid.cpp:
#include 
#include "pid.h"
 
using namespace std;
 
void  Pid_control::PID_init()
{
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 = 0.04;
pid.Kd = 0.2;
pid.umax = 400;
pid.umin = -200;
}
 
float Pid_control::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;
pid.integral += pid.err;
}
pid.voltage = pid.Kp*pid.err + index*pid.Ki*pid.integral + pid.Kd*(pid.err - pid.err_last);
}
else if (pid.ActualSpeed200)
{
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;
}
main.cpp
#include "pid.h"
#include 
 
using namespace std;
 
int main()
{
Pid_control Pid;
 
Pid.PID_init();
 
int count = 0;
 
while (count<1000)
{
float speed = Pid.PID_realize(200.0);
 
cout << speed << ";" << " ";
 
count++;
}
cout << endl;
 
system("pause");
 
return 0;
}

其它部分的代码参见《PID控制算法的C++语言实现三》中的讲解，不再赘述。同样采集1000个量，会发现，系统到199所有的时间是原来时间的1/2,系统的快速性得到了提高。