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PID算法Matlab仿真程序和C程序

PID算法Matlab仿真程序和C程序
PID算法Matlab仿真程序和C程序

增量式PID控制算法Matlab仿真程序设一被控对象G（s）=50/(0.125s^2+7s),用增量式PID控制算法编写仿真程序（输入分别为单位阶跃、正弦信号，采样时间为1ms，控制器输出限幅：[-5,5],仿真曲线包括系统输出及误差曲线，并加上注释、图例）。程序如下clear all;

close all;

ts=0.001;

sys=tf(50,[0.125,7, 0]);

dsys=c2d(sys,ts,'z');

[num,den]=tfdata(dsys,'v');

u_1=0.0;u_2=0.0;

y_1=0.0;y_2=0.0;

x=[0,0,0]';

error_1=0;

error_2=0;

for k=1:1:1000

time(k)=k*ts;

S=2;

if S==1

kp=10;ki=0.1;kd=15;

rin(k)=1; % Step Signal

elseif S==2

kp=10;ki=0.1;kd=15; %Sin e Signal

rin(k)=0.5*sin(2*pi*k*ts);

end

du(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); % PID Controller

u(k)=u_1+du(k); %Restricting the output of controller if u(k)>=5

u(k)=5;

end

if u(k)<=-5

u(k)=-5;

end

%Linear model

yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+nu m(2)*u_1+num(3)*u_2;

error(k)=rin(k)-yout(k);

%Return of parameters

u_2=u_1;u_1=u(k);

y_2=y_1;y_1=yout(k);

x(1)=error(k)-error_1; %C alculating P

x(2)=error(k)-2*error_1+error_2;

%Calculating D

x(3)=error(k); %Calculating I error_2=error_1;

error_1=error(k);

end

figure(1);

plot(time,rin,'b',time,yout,'r'); xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout'); figure(2);

plot(time,error,'r')

xlabel('time(s)');ylabel('error');

微分先行PID算法Matlab仿真程序%PID Controler with differential in advance

clear all;

close all;

ts=20;

sys=tf([1],[60,1],'inputdelay',80); dsys=c2d(sys,ts,'zoh');

[num,den]=tfdata(dsys,'v');

u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0;

ud_1=0;

y_1=0;y_2=0;y_3=0;

error_1=0;error_2=0;

ei=0;

for k=1:1:400

time(k)=k*ts;

%Linear model

yout(k)=-den(2)*y_1+num(2)*u_5; kp=0.36;kd=14;ki=0.0021;

rin(k)=1.0*sign(sin(0.00025*2*pi*k*ts ));

error(k)=rin(k)-yout(k);

ei=ei+error(k)*ts;

gama=0.50;

Td=kd/kp;

Ti=0.5;

c1=gama*Td/(gama*Td+ts);

c2=(Td+ts)/(gama*Td+ts);

c3=Td/(gama*Td+ts);

M=1;

if M==1 %PID Control with differential in advance

ud(k)=c1*ud_1+c2*yout(k)-c3*y_ 1;

u(k)=kp*error(k)+ud(k)+ki*ei; elseif M==2 %Simple PID Control u(k)=kp*error(k)+kd*(error(k)-er ror_1)/ts+ki*ei;

end

if u(k)>=110

u(k)=110;

end

if u(k)<=-110

u(k)=-110;

end

%Update parameters u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1; u_1=u(k);

y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);

error_2=error_1;

error_1=error(k);

end

figure(1);

plot(time,rin,'r',time,yout,'b'); xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout'); figure(2);

plot(time,u,'r');

xlabel('time(s)');ylabel('u');

不完全微分PID算法Matlab仿真程序%PID Controler with Partial differential

clear all;

close all;

ts=20;

sys=tf([1],[60,1],'inputdelay',80); dsys=c2d(sys,ts,'zoh');

[num,den]=tfdata(dsys,'v');

u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0; ud_1=0;

y_1=0;y_2=0;y_3=0;

error_1=0;

ei=0;

for k=1:1:100

time(k)=k*ts;

rin(k)=1.0;

%Linear model

yout(k)=-den(2)*y_1+num(2)*u_5; error(k)=rin(k)-yout(k);

%PID Controller with partly differential

ei=ei+error(k)*ts;

kc=0.30;

ki=0.0055;

TD=140;

kd=kc*TD/ts;

Tf=180;

Q=tf([1],[Tf,1]); %Low Freq Signal Filter

M=2;

if M==1 %Using PID with Partial differential加在简单PID后的不完全

微分

alfa=Tf/(ts+Tf);

u(k)=alfa*u_1+(1-alfa)*(kc*error( k)+kd*(error(k)-error_1)+ki*ei);

u_1=u(k);

elseif M==2 %Using PID with Partial differential只加在微分环节上

的不完全微分

alfa=Tf/(ts+Tf);

ud(k)=kd*(1-alfa)*(error(k)-error _1)+alfa*ud_1;

u(k)=kc*error(k)+ud(k)+ki*ei;

ud_1=ud(k);

elseif M==3 %Using Simple PID 简

单的PID微分

u(k)=kc*error(k)+kd*(error(k)-err or_1)+ki*ei;

end

%Restricting the output of controller if u(k)>=10

u(k)=10;

end

if u(k)<=-10

u(k)=-10;

end

u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1; u_1=u(k);

y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);

error_1=error(k);

end

figure(1);

plot(time,rin,'b',time,yout,'r'); xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout'); figure(2);

plot(time,u,'r');

xlabel('time(s)');ylabel('u');

figure(3);

plot(time,rin-yout,'r');

xlabel('time(s)');ylabel('error'); figure(4);

bode(Q,'r');

dcgain(Q);

C语言PID演示程序#include

#include

typedef struct PID{

double Command; //输入指令double Proportion; //比例系数double Integral; //积分系数double Derivative; //微分系数double preErr; //前一拍误差double sumErr; //误差累积

}PID;

double PIDCale(PID *p,double

feedback)

{

double dErr,Err;

Err=p->Command-feedback; //当前误差

p->sumErr+=Err; //误差累加dErr=Err-p->preErr; //误差微分p->preErr=Err;

return(p->Proportion*Err //比例项

+p->Derivative*dErr //微分项+p->Integral*p->sumErr); //积分项

}

void PIDInit(PID *p)

{

memset(p,0,sizeof(PID)); //初始化

}

typedef struct motor{

double lastY;

double preY;

double lastU;

double preU;

}motor;

void motorInit(motor *m)

{

memset(m,0,sizeof(motor));

} double motorCal(motor *m,double u)

{

double

y=1.9753*m->lastY-0.9753*m->preY+ 0.00003284*u+0.00006568*m->lastU +0.00003284*m->preU;//二阶系统

m->preY=m->lastY;

m->lastY=y;

m->preU=m->lastU;

m->lastU=u;

return y;

}

void main()

{

FILE *fp=fopen("data.txt","w+"); PID sPID;

motor m_motor;

int k=0;

double u;

double y=0;

PIDInit(&sPID);

sPID.Proportion=2;

sPID.Derivative=1;

sPID.Integral=0.00001;

https://www.docsj.com/doc/0d2989552.html,mand=10;

motorInit(&m_motor);

while(k<=1000)

{

?fprintf(fp,"%d 设定值=%f 被控量=%f 偏差=%f 控制

量

=%f\n",k,https://www.docsj.com/doc/0d2989552.html,mand,y,sPI

https://www.docsj.com/doc/0d2989552.html,mand-y,u);

u=PIDCale(&sPID,y);

y=motorCal(&m_motor,u);

k++;

}

printf("%f\n",y);

fclose(fp);

}

增量式PID控制C语言代码

增量式PID控制C语言代码

/////////////////////////////// /////////////////////////////// //

// 定义PID参数结构体

/////////////////////////////// /////////////////////////////// /

typedef struct PID {

//结构体定义

int SetPoint

//设定值

int Proportion; / / Proportion 比例系数

int Integral;

// Integral 积分系数

int Derivative;

// Derivative 微分系数

int LastError; / / Error[-1] 前一拍误差

int PreError; / / Error[-2] 前两拍误差

} PID;

main() {

PID vPID;

//定义结构变量名

PIDInit ( &vPID );

//Initialize Structure

vPID.Proportion = 10;

//Set PID Coefficients

vPID.Integral = 10;

// Set PID Integral

vPID.Derivative = 10;

// Set PID Derivative

vPID. SetPoint =

//根据实际情况设定

while(1)

{

Verror=Measure();

//得到AD的输出值

Error =vPID. SetPoint- Verr or; //与设定值比较，得到误差值tempi=PIDCal(&vPID, Error;

laser.Value+=tempi;

// Value与Num[2]为共同体，共同体名laser

LASERH=laser.Num[0];

LASERL=laser.Num[1];

}

}

/////////////////////////////// /////////////////////////////// /////////

//Title:PID参数初始化

//Description: Proportion="0"

// Integral=0

// LastError=0

//Input: PID的P、I控制常数和之前的误差量（PID *pp）

//Return:

/////////////////////////////// /////////////////////////////// ////////

void PIDInit (PID *pp)

//PID参数初始化，都置0 {

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

//memset()的函数，它可以一字节一字节地把整个数组设置为一个指定的值。

// memset()函数在mem.h头文件中声明，它把数组的起始地址作为其第一个参数，

//第二个参数是设置数组每个字节的值，第三个参数是数组的长度(字节数，不是元素个数)。

//其函数原型为：void *memset(v oid*，int，unsigned)；

//头文件

}

/////////////////////////////// /////////////////////////////// /////////

//Title:增量式PID算法程序//Description:给出一个误差增量

//Input: PID的P、I控制常数和之前的误差量（PID *pp）& 当前误差量（T hisError）

//Return: 误差增量templ

/////////////////////////////// /////////////////////////////// ////////

int PIDCal( PID *pp, int ThisError ) {

//增量式PID算法（需要控制的不是控制量的绝对值，而是控制量的增量）int pError,dError,iError;

long templ;

pError = ThisError-pp->LastErr or;

iError = ThisError;

dError = ThisError-2*(pp->LastE rror)+pp->PreError;

//增量计算

templ=pp->Proportion*pError + pp->Integral*iError+pp->Derivative* dError; //增量

//存储误差用于下次运算

pp->PreError = pp->LastError;

pp->LastError = ThisError;

return ((int)(templ>>8));

}

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