Python代码实现PID控制

PID主要位置式和增量式两种

1、位置式

前提你得装上matplotlib这个库，这个库可以非常清楚的绘制数据的曲线图。如果不装的话可以返回一个列表

import matplotlib.pyplot as plt


class Pid():
	"""这里定义了一个关于PID的类"""
    def __init__(self, exp_val, kp, ki, kd):
        self.KP = kp
        self.KI = ki
        self.KD = kd
        self.exp_val = exp_val
        self.now_val = 0
        self.sum_err = 0
        self.now_err = 0
        self.last_err = 0

    def cmd_pid(self):
        self.last_err = self.now_err
        self.now_err = self.exp_val - self.now_val
        self.sum_err += self.now_err
        # 这一块是严格按照公式来写的
        self.now_val = self.KP * (self.exp_val - self.now_val) \
                        + self.KI * self.sum_err + self.KD * (self.now_err - self.last_err)
        return self.now_val


pid_val = []
#对pid进行初始化，目标值是1000 ，p=0.1 ，i=0.15, d=0.1
my_Pid = Pid(1000, 0.1, 0.15, 0.1)
# 然后循环100次把数存进数组中去
for i in range(0, 100):
    pid_val.append(my_Pid.cmd_pid())
plt.plot(pid_val)
plt.show()

 

2、增量式

这就是离散化 PID 的增量式表示方式，由公式可以看出，增量式的表达结果和最近三次的偏差有关，这样就大大提高了系统的稳定性。需要注意的是最终的输出结果应该为 u(K)+增量调节值; 

import matplotlib.pyplot as plt


class Pid():
    def __init__(self, exp_val, kp, ki, kd):
        self.KP = kp
        self.KI = ki
        self.KD = kd
        self.exp_val = exp_val
        self.now_val = 0
        self.now_err = 0
        self.last_err = 0
        self.last_last_err = 0
        self.change_val = 0

    def cmd_pid(self):
        self.last_last_err = self.last_err
        self.last_err = self.now_err
        self.now_err = self.exp_val - self.now_val
        self.change_val = self.KP * (self.now_err - self.last_err) + self.KI * \
            self.now_err + self.KD * (self.now_err - 2 * self.last_err
                                      + self.last_last_err)
        self.now_val += self.change_val
        return self.now_val


pid_val = []
my_Pid = Pid(1000000, 0.1, 0.15, 0.1)
for i in range(0, 30):
    pid_val.append(my_Pid.cmd_pid())
plt.plot(pid_val)
plt.show()