PID参数理解及调参方法（附典型PID算法程序）
PID参数的意义
Kp是加快系统响应速度，提高系统的调节精度；
Ki用于消除稳态误差；
Kd改善系统的稳态性能
调PID步骤
(1) 确定比例系数Kp
确定比例系数Kp 时，首先去掉PID 的积分项和微分项，可以令Ti=0、Td=0，使之成为
纯比例调节。输入设定为系统允许输出最大值的60％～70％，比例系数Kp 由0 开始逐渐增
大，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例系数Kp 逐渐减小，直至系统振荡消失。
记录此时的比例系数Kp，设定PID 的比例系数Kp 为当前值的60％～70％。
(2) 确定积分时间常数Ti
比例系数Kp 确定之后，设定一个较大的积分时间常数Ti，然后逐渐减小Ti，直至系统出现
振荡，然后再反过来，逐渐增大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID 的积分
时间常数Ti 为当前值的150％～180％。
(3) 确定微分时间常数Td
微分时间常数Td 一般不用设定，为0 即可，此时PID 调节转换为PI 调节。如果需要设定，
则与确定Kp 的方法相同，取不振荡时其值的30％。
(4) 系统空载、带载联调
对 PID 参数进行微调，直到满足性能要求。
为了达到比较好的效果一般不采用整数，但同时为了减轻单片机的负担，通常放大2^n这些参数进行运算，在运算结果中再除以2 ^n，因为单片机可以用移位来完成，速度比较快，常使用8倍或16倍放大，注意这三个参数采用相同的放大比例，而且最后一定要还原。
典型PID算法程序
位置式PID算法
/*====================================================================================================
这是从网上找来的一个比较典型的PID处理程序，在使用单片机作为控制cpu时，请稍作简化，具体的PID
参数必须由具体对象通过实验确定。由于单片机的处理速度和ram资源的限制，一般不采用浮点数运算，
而将所有参数全部用整数，运算到最后再除以一个2的N次方数据（相当于移位），作类似定点数运算，可
大大提高运算速度，根据控制精度的不同要求，当精度要求很高时，注意保留移位引起的“余数”，做好余
数补偿。这个程序只是一般常用pid算法的基本架构，没有包含输入输出处理部分。
=====================================================================================================*/
#include <string.h>
#include <stdio.h>
/*====================================================================================================
PID Function
The PID (比例、积分、微分) function is used in mainly
control applications. PIDCalc performs one iteration of the PID
algorithm.
While the PID function works, main is just a dummy program showing
a typical usage.
=====================================================================================================*/
typedef struct PID {
double SetPoint; // 设定目标 Desired Value
double Proportion; // 比例常数 Proportional Const
double Integral; // 积分常数 Integral Const
double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
double LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
double SumError; // Sums of Errors
} PID;
/*====================================================================================================
PID计算部分
=====================================================================================================*/
double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
double dError, //Error是当前偏差、dError是当前微分
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 // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(PID)); //PID参数初始化。将pp->LastError - pp->PrevError清零，设置好kp,ki,kd值及预设值
}
/*====================================================================================================
Main Program
=====================================================================================================*/
double sensor (void) // Dummy Sensor Function
{
return 100.0;
}
void actuator(double rDelta) // Dummy Actuator Function
{
}
void main(void)
{
PID sPID; // PID Control Structure
double rOut; // PID Response (Output)
double rIn; // PID Feedback (Input)
PIDInit ( &sPID ); // Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5; // Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
sPID.Derivative = 0.0;
sPID.SetPoint = 100.0; // Set PID Setpoint
for (;;) { // Mock Up of PID Processing
rIn = sensor (); // Read Input
rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // Perform PID Interation
actuator ( rOut ); // Effect Needed Changes
}
}
这个程序是网上搜集而来的，我在此有疑惑，这个经典程序并没有设置采样周期，这会造成极大的CPU资源浪费，是不是采样周期还需要自己写？还是说模糊PID控制可以不设定采样周期，有热心的网友麻烦评论告诉我一下
增量式PID算法，增量式运算量没有位置式那么大，适合单片机。例程如下
下面的程序是直接给A、B、C赋值，准确的说不算是直接调Kp/Ki/Kd
typedef struct PID
{
int SetPoint; //设定目标 Desired Value
long SumError; //误差累计
double Proportion; //比例常数 Proportional Const
double Integral; //积分常数 Integral Const
double Derivative; //微分常数 Derivative Const
int LastError; //Error[-1]
int PrevError; //Error[-2]
} PID;
static PID sPID;
static PID *sptr = &sPID;
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure PID参数初始化
=====================================================================================================*/
void IncPIDInit(void)
{
sptr->SumError = 0;
sptr->LastError = 0; //Error[-1]
sptr->PrevError = 0; //Error[-2]
sptr->Proportion = 0; //比例常数 Proportional Const
sptr->Integral = 0; //积分常数Integral Const
sptr->Derivative = 0; //微分常数 Derivative Const
sptr->SetPoint = 0;
}
/*====================================================================================================
增量式PID计算部分
=====================================================================================================*/
int IncPIDCalc(int NextPoint)
{
register int iError, iIncpid; //当前误差
iError = sptr->SetPoint - NextPoint; //增量计算
iIncpid = sptr->Proportion * iError //E[k]项
- sptr->Integral * sptr->LastError //E[k－1]项
+ sptr->Derivative * sptr->PrevError; //E[k－2]项
//存储误差，用于下次计算
sptr->PrevError = sptr->LastError;
sptr->LastError = iError;
//返回增量值
return(iIncpid);
}