PID控制的原理以及C代码实现

数字式 PID 控制算法可以分为位置式 PID 和增量式 PID 控制算法（常用）

位置式 PID 算法：由于计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差计算控制量，而不能像模拟控制那样连续输出控制量量，进行连续控制。

增量式 PID 算法：所谓增量式 PID 是指数字控制器的输出只是控制量的增量 ∆uk 。当执行机构需要的控制量是增量，而不是位置量的绝对数值时，可以使用增量式 PID 控制算法进行控制。

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制;积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调;微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。

PID(比例(proportion)、积分(integral)、微分(derivative))控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

使用中只需设定三个参数(Kp，Ti和Td)即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。

PID.c

#include "pid.h"

PID pid; 


void PID_Calc() 
{
 float DelEk;
	float ti,ki;
//	float Iout;
//	float Pout;
//	float Dout;
	float td;
	float kd;
	float out;
 if(pid.C10ms<(pid.T))  
 {
    return ;
 }

 pid.Ek=pid.Sv-pid.Pv;   
 pid.Pout=pid.Kp*pid.Ek;    
 
 pid.SEk+=pid.Ek;        
 
 DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1;  
 
 ti=pid.T/pid.Ti;
 ki=ti*pid.Kp;
 
  pid.Iout=ki*pid.SEk*pid.Kp;  
 td=pid.Td/pid.T;
 
 kd=pid.Kp*td;
 
  pid.Dout=kd*DelEk;    
 
 out= pid.Pout+ pid.Iout+ pid.Dout;
 
 //////////////////////////////////////////////////////////
 
 if(out>pid.pwmcycle)
 {
  pid.OUT=pid.pwmcycle;
 }
 else if(out<0)
 {
  pid.OUT=pid.OUT0; 
 }
 else 
 {
  pid.OUT=out;
 }
 //pid.OUT+=; 
 pid.Ek_1=pid.Ek;  
 
 pid.C10ms=0;
}


void PID_Calc_overshoot()  
{
 float DelEk;
	float ti,ki;
//	float Iout;
//	float Pout;
//	float Dout;
	float td;
	float kd;
	float out;
  float SvSave;
 if(pid.C10ms<(pid.T))  
 {
    return ;
 }
 
 
//ÅжÏSv
  SvSave=pid.Sv;
 
 if(pid.Pv<(SvSave*0.55))
 {
    pid.times=0;
 }
 
  if(pid.times<=60)
 {
  pid.Sv=SvSave*0.6;
 }
 
 if((pid.times>60)&&(pid.times<=100))
 {
  pid.Sv=SvSave*0.8;
 }
 
 if((pid.times>100)&&(pid.times<=200))
 {
  pid.Sv=SvSave*0.85;
 }
 
 if((pid.times>200)&&(pid.times<=300))
 {
  pid.Sv=SvSave*0.9;
 }
 
  if((pid.times>300)&&(pid.times<=400))
 {
  pid.Sv=SvSave*0.95;
 }
 
 if(pid.times>400)
 {
  pid.Sv=SvSave;
 }
//////////////////////////////////


 pid.Ek=pid.Sv-pid.Pv;   
 pid.Pout=pid.Kp*pid.Ek;      
 
 pid.SEk+=pid.Ek;        
 
 DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1;  
 
 ti=pid.T/pid.Ti;
 ki=ti*pid.Kp;
 
  pid.Iout=ki*pid.SEk*pid.Kp;  

 td=pid.Td/pid.T;
 
 kd=pid.Kp*td;
 
  pid.Dout=kd*DelEk;    
 
 out= pid.Pout+ pid.Iout+ pid.Dout;
 
 //////////////////////////////////////////////////////////
 
 if(out>pid.pwmcycle)
 {
  pid.OUT=pid.pwmcycle;
 }
 else if(out<0)
 {
  pid.OUT=pid.OUT0; 
 }
 else 
 {
  pid.OUT=out;
 }

 pid.Ek_1=pid.Ek;  
 
 pid.C10ms=0;
 pid.Sv=SvSave;
}

PID.h

#ifndef _pid_
#define _pid_
#include "stm32f10x_conf.h"

typedef struct
{
 float Sv;
 float Pv;
 
 float Kp;
 float T;  
 float Ti;
 float Td; 
	
	
	
 float Ek;  
 float Ek_1;
 float SEk; 
	
		float Iout;
	float Pout;
	float Dout;
	
 float OUT0;

 float OUT;
	
	
 u16 C10ms;
	
 u16 pwmcycle;//pwmÖÜÆÚ
 
 u32 times;
	
}PID;

extern PID pid; 
void PID_Calc(void); 

void PID_Calc_overshoot(void);  

#endif

参考（绝对的好文章）：

https://blog.csdn.net/qq_25352981/article/details/81007075