经典位置式与增量式PID原理

PID算法可以说是在自动控制原理中比较经典的一套算法，在现实生活中应用的比较广泛。

大学参加过电子竞赛的朋友都应该玩过电机（或者说循迹小车），我们要控制电机按照设定的速度运转，PID控制在其中起到了关键的作用。

什么是PID

闭环自动控制技术是基于反馈的概念以减少不确定性，在闭环自动控制原理中，我们把它叫做“PID控制器”，拿控制电机来说，参考下面模型：

下面引用一段网上经典的话：

在工业应用中PID及其衍生算法是应用最广泛的算法之一，是当之无愧的万能算法，如果能够熟练掌握PID算法的设计与实现过程，对于一般的研发人员来讲，应该是足够应对一般研发问题了，而难能可贵的是，在我所接触的控制算法当中，PID控制算法又是最简单，最能体现反馈思想的控制算法，可谓经典中的经典。经典的未必是复杂的，经典的东西常常是简单的，而且是最简单的，想想牛顿的力学三大定律吧，想想爱因斯坦的质能方程吧，何等的简单！简单的不是原始的，简单的也不是落后的，简单到了美的程度。

PID原理

PID算法简单代码

typedef struct
{
 float Kp;            //比例系数Proportional
 float Ki;            //积分系数Integral
 float Kd;            //微分系数Derivative

 float Ek;            //当前误差
 float Ek1;           //前一次误差 e(k-1)
 float Ek2;           //再前一次误差 e(k-2)
 float LocSum;          //累计积分位置
}PID_LocTypeDef;

/************************************************
函数名称 ：PID_Loc
功  能 ：PID位置(Location)计算
参  数 ：SetValue ------ 设置值(期望值)
       ActualValue --- 实际值(反馈值)
       PID ----------- PID数据结构
返 回 值 ：PIDLoc -------- PID位置
作  者 ：strongerHuang
*************************************************/
float PID_Loc(float SetValue, float ActualValue, PID_LocTypeDef *PID)
{
 float PIDLoc;                 //位置

 PID->Ek = SetValue - ActualValue;
 PID->LocSum += PID->Ek;             //累计误差

 PIDLoc = PID->Kp * PID->Ek + (PID->Ki * PID->LocSum) + PID->Kd * (PID->Ek1 - PID->Ek);

 PID->Ek1 = PID->Ek; return PIDLoc;
}

typedef struct
{
 float Kp;            //比例系数Proportional
 float Ki;            //积分系数Integral
 float Kd;            //微分系数Derivative

 float Ek;            //当前误差
 float Ek1;           //前一次误差 e(k-1)
 float Ek2;           //再前一次误差 e(k-2)
}PID_IncTypeDef;

/************************************************
函数名称 ：PID_Inc
功  能 ：PID增量(Increment)计算
参  数 ：SetValue ------ 设置值(期望值)
       ActualValue --- 实际值(反馈值)
       PID ----------- PID数据结构
返 回 值 ：PIDInc -------- 本次PID增量(+/-)
作  者 ：strongerHuang
*************************************************/
float PID_Inc(float SetValue, float ActualValue, PID_IncTypeDef *PID)
{
 float PIDInc;                 //增量

 PID->Ek = SetValue - ActualValue;
 PIDInc = (PID->Kp * PID->Ek) - (PID->Ki * PID->Ek1) + (PID->Kd * PID->Ek2);

 PID->Ek2 = PID->Ek1;
 PID->Ek1 = PID->Ek; return PIDInc;
}