pid控制算法代码，PID控制算法基本原理

很多朋友对pid控制算法代码，PID控制算法基本原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

大家好，我是St，今天给大家讲一下PID算法的控制原理。在解释PID算法之前，这里抛出一个问题。如何通过算法控制加热器使水温稳定在50摄氏度？一、传统位置控制算法(非PID算法)(1)算术逻辑：用户设定目标温度Sv为50，传感器检测被控对象即水的温度PV。当Pv 为Pv==SV时，表示实际温度等于目标温度，不会输出。

使用PvSv时，表示实际温度高于目标温度，输出低电平OUT=L，使执行器即加热器不工作，即0功率输出(2)代码实现：# Define SV 50 Void Func(unsigned int PV){ If(PV(1))缺点控制算法过于简单，简单地将设定值与输出值进行比较，一旦发现低于设定值，就输出高，否则，

温度会一直上下波动设定值如下图所示，因为被控对象具有一定的惯性，即加热时水温不会立即上升，不加热时也不会立即下降二、PID闭环控制PID闭环控制，即比例-积分-微分控制，即通过偏差的比例-积分-微分控制使电流值趋近目标值的过程。一般来说，比例P控制是必须的，所以衍生出很多组合PID控制，比如PD，PI，PID。离散PID被公开为：

其中e(k)为K时刻的偏差，u(k)为输出控制量(加热器用PWM)(1)比例控制(P)Sv为用户设定目标值，Pv为控制对象水的当前温度值，Ek为目标温度与当前温度的偏差：Ek=Sv-Pv当Ek0时，表示当前温度不达标当Ek==0时。

Kp参数解释：Kp可以理解为一个衰减器或放大器，主要用于调节偏差值，其增益或放大比例控制的功能：调节达到目标值的时间，增加Kp会增加相应的速度，但可能会引起超调和静态误差(2)积分控制(I)。

Ek是历史上某一时刻的偏差，Sk是历史偏差之和：Sk=E1 E2 E3.EN 当Sk0时，表示历史上大部分时间温度都没有达标(不知道现在有没有达标)当Sk==0时，表示历史上温度总体较好(不管现在有没有达标)当Sk0时，表示历史上大部分时间温度都超标(不知道现在有没有超标)。

PWM=Ki*Sk Ki参数解释：Ki可以理解为衰减器或放大器，主要用于调节Sk，调整其增益或控制放大倍数；

如果我们把加热器放在很冷的地方加热水，加热目标值是50摄氏度。在比例控制下，水温缓慢上升，直至升至45摄氏度。发现天气太冷，在比例控制下，水散热的速度正好等于加热的速度。所以水温永远停留在45摄氏度，永远达不到50摄氏度。

如果加上积分控制，只要没有达到50摄氏度，就会有偏差。此时，如果偏差不断积分(累加)，输出PWM会增大，即加热器的功率会增大，使水温能达到50摄氏度。所以比例控制的作用是减少静态误差，但容易造成冲击。

(3)微分控制(D)E(k)是当前的偏差值，E(k-1)是最后的偏差值Dk，是最后两个偏差的减法，表示最近两个时间点偏差的变化：Dk=E(k)-E(k-1) 当Dk0时，表示偏差有增大的趋势；当Dk==0时，表示偏差稳定。表示偏差减小的趋势微分控制公式：PWM=Kd*Dk Kd参数解释：Kd可以理解为衰减器或放大器，主要用于调节Dk，调整其增益或放大的微分控制；

只要物理量发生变化，微分控制就会起作用，使物理量的变化速度趋于零。增大Kd参数可以抑制振荡，使之尽快稳定，但可能导致调整周期过长。(4)PID算法控制代码实现。

Int PID(int Sv，int Pv){ /* Sv:用户设定目标值** Pv:传感器检测到的电流值** Ek:目标值与电流值的偏差值** last_Ek: last Ek值** Sk:偏差值的积分值** PWM:输出PWM值*/static int Ek，last_Ek。静态浮动PWMek=Sv-Pv；Sk=Ekif(Sk _ max)Sk=Sk _ max；if(sk PWM _ max)PWM=PWM _ max；中频(脉宽调制

当Ek、Ki、Kp参数调整好，温度能及时达到目标温度并稳定如图三、PID控制参数整定方法PID控制的调整经验可以总结为：首先只用P控制，增加P系数直到系统振荡，然后加入微分控制增加阻尼，消除振荡后再根据系统对响应和静差的具体要求调整P、I参数。示例：我们需要将目标值调整为10390，将当前值调整为10000。

将Kd和Ki的参数值设置为0，然后从0开始逐渐增加Kp参数，直到发生冲击。当Kp=62，Ki=0，Kd=0时，响应曲线如下：保持Kp=62，Ki=0不变，Kd从0逐渐增大。当Kd=188时，响应曲线如下：

加入微分控制后，可以看出系统的振荡得到抑制，但系统的响应变慢。因为微分控制相当于一个阻尼力，引入微分控制相当于增加系统的阻尼。这时候就需要结合KP和KI进一步优化。在实际生产中，需要对不同的项目进行评估。例如，如果一个系统不要求高的快速性，但要求高的稳定性和准确性，就需要严格控制超调量和静态误差。

PID控制算法是一种经典的控制方法，在现实生活中有着广泛的应用。掌握它的原理是非常重要的。回顾唐子红

以上知识分享希望能够帮助到大家！