PID控制算法的C語言實現（一）

PID算法原理

      最近幾天開通了我的博客，想總結一下本身的大學生活，一時間竟不知從何下手，冥想半天，最終決定仍是從PID開始吧，畢竟比較簡單，也是控制的基礎，更是編程的精髓。

      在工業應用中，PID及其衍生算法是應用最廣的算法之一，能夠說是當之無愧的萬能算法，若是可以熟練掌握PID算法的設計與實現過程，對於通常的研發人員來說，應該是可以應對最基本的研發問題了；在我目前所接觸到的算法當中,PID算法能夠說是最簡單最能體現反饋思想的控制算法了。咱們先看下PID控制算法的通常形式：

                           

    PID 的控制流程簡單到了不能再簡單的程度，經過偏差信號控制被控量，而控制器自己就是比例、積分、微分三個環節的加和。這裏咱們規定（在 t 時刻）：

    1.輸入量爲 rin(t);
    2.輸出量爲 rout(t);
    3.誤差量爲 err(t)=rin(t)-rout(t);
    pid 的控制規律爲：

    理解一下這個公式，主要從下面幾個問題着手，爲了便於理解，把控制環境具體一下：

   1.規定這個流程是用來爲直流電機調速的;
   2.輸入量 rin(t)爲電機轉速預約值;
   3.輸出量 rout(t)爲電機轉速實際值;
   4.執行器爲直流電機;
   5.傳感器爲光電碼盤，假設碼盤爲 10 線;
   6.直流電機採用 PWM 調速 轉速用單位  轉 /min 表示;

由PID算法的控制流程圖及通常公式，能夠得出如下結論：

  1.輸入量 rin（t）爲電機轉速預約值（轉/min）;
  2. 輸出量 rout(t)爲電機轉速實際值（轉/min）;
  3.誤差量爲預約值和實際值之差（轉/min）;

補充說明：

      1. 反饋控制的原理：經過上述的PID框圖能夠看出，PID 控制實際上是對誤差量的控制過程;
      2. 若是誤差爲 0,則比例環節不起做用，只有存在誤差時，比例環節才起做用。
      3. 積分環節主要是用來消除靜差，所謂靜差，就是系統穩定後輸出值和設定值之間的差值，積分環節實際上就是誤差累計的過程，把累計的偏差加到原有系統上以抵消系統形成的靜差。
     4. 而微分信號則反應了誤差信號的變化規律，或者說是變化趨勢，根據誤差信號的變化趨勢來進行超前調節，從而增長了系統的快速性。

以上是我對PID控制算法的最基本原理的理解，但願你們可以多多提意見，我必定會盡快改正。