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什么是pid算法，难学吗，用C语言，plc怎么实现？

一、什么是PID:

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PID即：Proportional（比例）、Integral（积分）、Differential（微分）的缩写。顾名思义，PID控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法，它是连续系统中技术最为成熟、应用最为广泛的一种控制算法，该控制算法出现于20世纪30至40年代，适用于对被控对象模型了解不清楚的场合。 ---百度百科

二、PID是否难学：

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。 ---【1】

三、PID算法的C语言源码：

PID 控制算法可以分为位置式 PID 和增量式 PID 控制算法

详细见参考【1】【2】

参考：

【1】PID算法

【2】简易PID算法的快速扫盲（超详细+过程推导+C语言程序）

PID算法的C语言实现

基本流程

积分环节：主要是用来消除 静差 （系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累积的过程，把累积的误差加到原来系统上以抵消系统造成的静差）

微分环节：反映了偏差信号的变化规律，根据偏差信号的变化规律来进行超前调节，从而增加系统的快速性

对上述公式进行离散化（采样）：两个公式

增量型PID:

通过增量型PID公式可以看出，最终表达结果和最近三次的偏差有关，最终输出结果应该为：

首先定义结构变量体：

然后初始化变量

最后编写控制算法

基本算法，没有考虑死区问题，没有设定上下限

在启动、结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分积累，导致控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，从而引起较大的超调，甚至是振荡。

为了克服这个问题，引入积分分离的概念，即当被控量和设定值偏差较大时，取消积分作用；当被控量接近设定值时，引入积分控制，以消除静差，提高精度。

abs ：绝对值

令index=0使积分环节失效

积分饱和现象：如果系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致执行机构达到极限位置。此时计算器输出量超出正常运行范围而进入饱和区，一旦系统出现反向偏差，输出量将逐渐从饱和区退出，进入饱和区越深则退出饱和区时间越长，在这段时间里，执行机构仍然停留在极限位置而不随偏差反向而立即做出相应改变，造成性能恶化。

采用梯形积分能够减小余差，提高精度

改变积分系数，若偏差大，积分作用减弱，系数减小；若偏差小，积分作用增强，系数增大。

变积分PID的基本思想是设法改变积分项的累加速度，使其与偏差大小对应。

使整个系统的稳定速度非常快

比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度提高系统的调节精度

积分系数Ki的作用是消除系统的稳态误差

微分系数Kd的作用是改善系统的动态特性

反应系统性能的两个参数是系统误差和误差变化律

如何用c语言实现PID算法的参数计算

这个问题属于PID的自整定，有简单的继电器算法，我试过，效果不理想。

说了半天，我也没找到很好用的自整定程序，呵呵。

如果你找到好用的，希望能够分享一下哦。

温度控制的PID算法的C语言程序

//PID算法温控C语言2008-08-17 18:58

#includereg51.h

#includeintrins.h

#includemath.h

#includestring.h

struct PID {

unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value

unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const

unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const

unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const

unsigned int LastError; // Error[-1]

unsigned int PrevError; // Error[-2]

unsigned int SumError; // Sums of Errors

};

struct PID spid; // PID Control Structure

unsigned int rout; // PID Response (Output)

unsigned int rin; // PID Feedback (Input)

sbit data1=P1^0;

sbit clk=P1^1;

sbit plus=P2^0;

sbit subs=P2^1;

sbit stop=P2^2;

sbit output=P3^4;

sbit DQ=P3^3;

unsigned char flag,flag_1=0;

unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比调节参数

unsigned char set_temper=35;

unsigned char temper;

unsigned char i;

unsigned char j=0;

unsigned int s;

/***********************************************************

延时子程序,延时时间以12M晶振为准,延时时间为30us×time

***********************************************************/

void delay(unsigned char time)

{

unsigned char m,n;

for(n=0;ntime;n++)

for(m=0;m2;m++){}

}

/***********************************************************

写一位数据子程序

***********************************************************/

void write_bit(unsigned char bitval)

{

EA=0;

DQ=0; /*拉低DQ以开始一个写时序*/

if(bitval==1)

{

_nop_();

DQ=1; /*如要写1，则将总线置高*/

}

delay(5); /*延时90us供DA18B20采样*/

DQ=1; /*释放DQ总线*/

_nop_();

_nop_();

EA=1;

}

/***********************************************************

写一字节数据子程序

***********************************************************/

void write_byte(unsigned char val)

{

unsigned char i;

unsigned char temp;

EA=0; /*关中断*/

TR0=0;

for(i=0;i8;i++) /*写一字节数据，一次写一位*/

{

temp=vali; /*移位操作，将本次要写的位移到最低位*/

temp=temp1;

write_bit(temp); /*向总线写该位*/

}

delay(7); /*延时120us后*/

// TR0=1;

EA=1; /*开中断*/

}

/***********************************************************

读一位数据子程序

***********************************************************/

unsigned char read_bit()

{

unsigned char i,value_bit;

EA=0;

DQ=0; /*拉低DQ，开始读时序*/

_nop_();

_nop_();

DQ=1; /*释放总线*/

for(i=0;i2;i++){}

value_bit=DQ;

EA=1;

return(value_bit);

}

/***********************************************************

读一字节数据子程序

***********************************************************/

unsigned char read_byte()

{

unsigned char i,value=0;

EA=0;

for(i=0;i8;i++)

{

if(read_bit()) /*读一字节数据，一个时序中读一次，并作移位处理*/

value|=0x01i;

delay(4); /*延时80us以完成此次都时序，之后再读下一数据*/

}

EA=1;

return(value);

}

/***********************************************************

复位子程序

***********************************************************/

unsigned char reset()

{

unsigned char presence;

EA=0;

DQ=0; /*拉低DQ总线开始复位*/

delay(30); /*保持低电平480us*/

DQ=1; /*释放总线*/

delay(3);

presence=DQ; /*获取应答信号*/

delay(28); /*延时以完成整个时序*/

EA=1;

return(presence); /*返回应答信号，有芯片应答返回0,无芯片则返回1*/

}

/***********************************************************

获取温度子程序

***********************************************************/

void get_temper()

{

unsigned char i,j;

do

{

i=reset(); /*复位*/

}while(i!=0); /*1为无反馈信号*/

i=0xcc; /*发送设备定位命令*/

write_byte(i);

i=0x44; /*发送开始转换命令*/

write_byte(i);

delay(180); /*延时*/

do

{

i=reset(); /*复位*/

}while(i!=0);

i=0xcc; /*设备定位*/

write_byte(i);

i=0xbe; /*读出缓冲区内容*/

write_byte(i);

j=read_byte();

i=read_byte();

i=(i4)0x7f;

s=(unsigned int)(j0x0f);

s=(s*100)/16;

j=j4;

temper=i|j; /*获取的温度放在temper中*/

}

/*====================================================================================================

Initialize PID Structure

=====================================================================================================*/

void PIDInit (struct PID *pp)

{

memset ( pp,0,sizeof(struct PID));

}

/*====================================================================================================

PID计算部分

=====================================================================================================*/

unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )

{

unsigned int dError,Error;

Error = pp-SetPoint - NextPoint; // 偏差

pp-SumError += Error; // 积分

dError = pp-LastError - pp-PrevError; // 当前微分

pp-PrevError = pp-LastError;

pp-LastError = Error;

return (pp-Proportion * Error//比例

+ pp-Integral * pp-SumError //积分项

+ pp-Derivative * dError); // 微分项

}

/***********************************************************

温度比较处理子程序

***********************************************************/

compare_temper()

{

unsigned char i;

if(set_tempertemper)

{

if(set_temper-temper1)

{

high_time=100;

low_time=0;

}

else

{

for(i=0;i10;i++)

{ get_temper();

rin = s; // Read Input

rout = PIDCalc ( spid,rin ); // Perform PID Interation

}

if (high_time=100)

high_time=(unsigned char)(rout/800);

else

high_time=100;

low_time= (100-high_time);

}

}

else if(set_temper=temper)

{

if(temper-set_temper0)

{

high_time=0;

low_time=100;

}

else

{

for(i=0;i10;i++)

{ get_temper();

rin = s; // Read Input

rout = PIDCalc ( spid,rin ); // Perform PID Interation

}

if (high_time100)

high_time=(unsigned char)(rout/10000);

else

high_time=0;

low_time= (100-high_time);

}

}

// else

// {}

}

/*****************************************************

T0中断服务子程序，用于控制电平的翻转 ,40us*100=4ms周期

******************************************************/

void serve_T0() interrupt 1 using 1

{

if(++count=(high_time))

output=1;

else if(count=100)

{

output=0;

}

else

count=0;

TH0=0x2f;

TL0=0xe0;

}

/*****************************************************

串行口中断服务程序，用于上位机通讯

******************************************************/

void serve_sio() interrupt 4 using 2

{

/* EA=0;

RI=0;

i=SBUF;

if(i==2)

{

while(RI==0){}

RI=0;

set_temper=SBUF;

SBUF=0x02;

while(TI==0){}

TI=0;

}

else if(i==3)

{

TI=0;

SBUF=temper;

while(TI==0){}

TI=0;

}

EA=1; */

}

void disp_1(unsigned char disp_num1[6])

{

unsigned char n,a,m;

for(n=0;n6;n++)

{

// k=disp_num1[n];

for(a=0;a8;a++)

{

clk=0;

m=(disp_num1[n]1);

disp_num1[n]=disp_num1[n]1;

if(m==1)

data1=1;

else

data1=0;

_nop_();

clk=1;

_nop_();

}

}

}

/*****************************************************

显示子程序

功能：将占空比温度转化为单个字符，显示占空比和测得到的温度

******************************************************/

void display()

{

unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};

unsigned char disp_num[6];

unsigned int k,k1;

k=high_time;

k=k%1000;

k1=k/100;

if(k1==0)

disp_num[0]=0;

else

disp_num[0]=0x60;

k=k%100;

disp_num[1]=number[k/10];

disp_num[2]=number[k%10];

k=temper;

k=k%100;

disp_num[3]=number[k/10];

disp_num[4]=number[k%10]+1;

disp_num[5]=number[s/10];

disp_1(disp_num);

}

/***********************************************************

主程序

***********************************************************/

main()

{

unsigned char z;

unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0;

unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2};

TMOD=0x21;

TH0=0x2f;

TL0=0x40;

SCON=0x50;

PCON=0x00;

TH1=0xfd;

TL1=0xfd;

PS=1;

EA=1;

EX1=0;

ET0=1;

ES=1;

TR0=1;

TR1=1;

high_time=50;

low_time=50;

PIDInit ( spid ); // Initialize Structure

spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients

spid.Integral = 8;

spid.Derivative =6;

spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint

while(1)

{

if(plus==0)

{

EA=0;

for(a=0;a5;a++)

for(b=0;b102;b++){}

if(plus==0)

{

set_temper++;

flag=0;

}

}

else if(subs==0)

{

for(a=0;a5;a++)

for(b=0;a102;b++){}

if(subs==0)

{

set_temper--;

flag=0;

}

}

else if(stop==0)

{

for(a=0;a5;a++)

for(b=0;b102;b++){}

if(stop==0)

{

flag=0;

break;

}

EA=1;

}

get_temper();

b=temper;

if(flag_2==1)

a=b;

if((abs(a-b))5)

temper=a;

else

temper=b;

a=temper;

flag_2=0;

if(++count130)

{

display();

count1=0;

}

compare_temper();

}

TR0=0;

z=1;

while(1)

{

EA=0;

if(stop==0)

{

for(a=0;a5;a++)

for(b=0;b102;b++){}

if(stop==0)

disp_1(phil);

// break;

}

EA=1;

}

}

//DS18b20 子程序

#include REG52.H

sbit DQ=P2^1; //定义端口

typedef unsigned char byte;

typedef unsigned int word;

//延时

void delay(word useconds)

{

for(;useconds0;useconds--);

}

//复位

byte ow_reset(void)

{

byte presence;

DQ=0; //DQ低电平

delay(29); //480us

DQ=1; //DQ高电平

delay(3); //等待

presence=DQ; //presence信号

delay(25);

return(presence);

} //0允许，1禁止

//从1-wire 总线上读取一个字节

byte read_byte(viod)

{

byte i;

byte value=0;

for (i=8;i0;i--)

{

value=1;

DQ=0;

DQ=1;

delay(1);

if(DQ)value|=0x80;

delay(6);

}

return(value);

}

//向1-wire总线上写一个字节

void write_byte(char val)

{

byte i;

for (i=8;i0;i--) //一次写一个字节

{

DQ=0;

DQ=val0x01;

delay(5);

DQ=1;

val=val/2;

}

delay(5);

}

//读取温度

char Read_Temperature(void)

{

union{

byte c[2];

int x;

}temp;

ow_reset();

write_byte(0xcc);

write_byte(0xBE);

temp.c[1]=read_byte();

temp.c[0]=read_byte();

ow_reset();

write_byte(0xCC);

write_byte(0x44);

return temp.x/2;

}