PID控制算法的C语言实现完整版精编版

PID控制算法的C语言实现(完整版) 在现代工业生产中，为了实现对生产过程的精确控制，我们需要采用一种能够根据实际需求自动调整参数的控制算法。

PID(Proportional-Integral-Derivative)控制算法就是这样一种广泛应用于工业控制系统的算法。

本文将详细介绍PID控制算法的C语言实现，包括算法的基本原理、实现方法以及注意事项。

我们来了解一下PID控制算法的基本原理。

PID控制器由三个部分组成：比例(P)、积分(I)和微分(D)。

这三个部分分别对误差信号进行处理，然后将处理后的信号相加得到控制输出。

具体来说，比例部分根据误差信号的大小产生相应的控制作用；积分部分对误差信号进行累积，以消除系统的静差；微分部分对误差信号的变化趋势进行预测，以便及时调整控制策略。

通过这三个部分的综合作用，PID控制器能够实现对生产过程的精确控制。

接下来，我们来看一下如何用C语言实现PID控制算法。

我们需要定义一些变量来存储所需的参数和状态信息。

例如，我们需要定义比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd以及误差信号e等。

我们还需要定义一些变量来存储上一次的误差信号和积分项等。

这些变量的定义如下：```cdouble Kp, Ki, Kd; // 比例、积分、微分系数double e; // 当前误差信号double de; // 当前误差信号的导数double last_e; // 上一次的误差信号double integral; // 积分项有了这些变量之后，我们就可以开始实现PID控制器的计算过程了。

PID控制器的计算过程主要包括以下几个步骤：1. 计算误差信号：当前误差信号等于期望值与实际值之差。

2. 计算比例项：比例项等于当前误差信号乘以比例系数Kp;3. 计算积分项：积分项等于当前误差信号乘以积分系数Ki加上累积误差信号乘以积分系数Ki;4. 计算微分项：微分项等于当前误差信号的导数乘以微分系数Kd;5. 计算控制输出：控制输出等于比例项、积分项和微分项之和。

PID控制算法的C语言实现完整版精修订```c#include <stdio.h>typedef structfloat Kp; // Proportional gainfloat Ki; // Integral gainfloat Kd; // Derivative gainfloat setpoint; // Setpointfloat errorSum; // Sum of errors for integral term float prevError; // Previous error for derivative term } PIDController;float PIDUpdate(PIDController *pid, float measurement) // Calculate errorfloat error = pid->setpoint - measurement;// Proportional termfloat pterm = pid->Kp * error;// Integral termpid->errorSum += error;float iterm = pid->Ki * pid->errorSum;// Derivative termfloat dterm = pid->Kd * (error - pid->prevError); // Update previous errorpid->prevError = error;// Calculate outputfloat output = pterm + iterm + dterm;return output;int main// Initialize PID controllerPIDController pid;pid.Kp = 1.0;pid.Ki = 0.2;pid.Kd = 0.5;pid.setpoint = 10.0;pid.errorSum = 0.0;pid.prevError = 0.0;// Simulate measurementfloat measurement = 0.0;// Update controllerfor (int i = 0; i < 100; i++)float output = PIDUpdate(&pid, measurement);// Simulate plant dynamicsmeasurement += output * 0.01;printf("Output: %f\n", output);}return 0;```在以上代码中，`typedef struct`定义了一个PIDController结构体，包含了PID控制器的参数和状态信息。

//PID算法温控C语言2008-08-17 18:58#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<math.h>#include<string.h>struct PID {unsigned int SetPoint; // 设定目标Desired Valueunsigned int Proportion; // 比例常数Proportional Const unsigned int Integral; // 积分常数Integral Constunsigned 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 Structureunsigned 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;n<time;n++)for(m=0;m<2;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;i<8;i++) /*写一字节数据，一次写一位*/{temp=val>>i; /*移位操作，将本次要写的位移到最低位*/ temp=temp&1;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;i<2;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;i<8;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|=0x01<<i;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=(i<<4)&0x7f;s=(unsigned int)(j&0x0f);s=(s*100)/16;j=j>>4;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_temper>temper) //是否设置的温度大于实际温度{if(set_temper-temper>1) //设置的温度比实际的温度是否是大于1度{high_time=100; //如果是，则全速加热low_time=0;}else //如果是在1度范围内，则运行PID计算{for(i=0;i<10;i++){ get_temper();rin = s; // Read Inputrout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation}if (high_time<=100)high_time=(unsigned char)(rout/800);elsehigh_time=100;low_time= (100-high_time);}}else if(set_temper<=temper){if(temper-set_temper>0){high_time=0;low_time=100;}else{for(i=0;i<10;i++){ get_temper();rin = s; // Read Inputrout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation}if (high_time<100)high_time=(unsigned char)(rout/10000);elsehigh_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;}elsecount=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;n<6;n++){// k=disp_num1[n];for(a=0;a<8;a++){clk=0;m=(disp_num1[n]&1);disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;if(m==1)data1=1;elsedata1=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;elsedisp_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;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;a<5;a++)for(b=0;b<102;b++){}if(plus==0){set_temper++;flag=0;}}else if(subs==0){for(a=0;a<5;a++)for(b=0;a<102;b++){}if(subs==0){set_temper--;flag=0;}}else if(stop==0){for(a=0;a<5;a++)for(b=0;b<102;b++){}{flag=0;break;}EA=1;}get_temper();b=temper;if(flag_2==1)a=b;if((abs(a-b))>5) temper=a;elsetemper=b;a=temper;flag_2=0;if(++count1>30){display();count1=0;}compare_temper(); }TR0=0;z=1;while(1){EA=0;if(stop==0){for(a=0;a<5;a++)for(b=0;b<102;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(;useconds>0;useconds--);}//复位byte ow_reset(void){byte presence;DQ=0; //DQ低电平delay(29); //480usDQ=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;i>0;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;i>0;i--) //一次写一个字节{DQ=0;DQ=val&0x01;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;}PID 算法（c语言）2010-01-27 08:53BC31 TC30 编译过，可运行。

位置式PID的C语言实现第一步：定义PID变量结构体，代码如下：struct _pid{float SetSpeed; //定义设定值float ActualSpeed; //定义实际值float err; //定义偏差值float err_last; //定义上一个偏差值float Kp,Ki,Kd; //定义比例、积分、微分系数float voltage; //定义电压值（控制执行器的变量）float integral; //定义积分值}pid;控制算法中所需要用到的参数在一个结构体中统一定义，方便后面的使用。

第二部：初始化变量，代码如下：void PID_init(){printf("PID_init begin \n");pid.SetSpeed=0.0;pid.ActualSpeed=0.0;pid.err=0.0;pid.err_last=0.0;pid.voltage=0.0;pid.integral=0.0;pid.Kp=0.2;pid.Ki=0.015;pid.Kd=0.2;printf("PID_init end \n");}统一初始化变量，尤其是Kp,Ki,Kd三个参数，调试过程当中，对于要求的控制效果，可以通过调节这三个量直接进行调节。

第三步：编写控制算法，代码如下：float PID_realize(float speed){pid.SetSpeed=speed;pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;pid.integral+=pid.err;pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last);pid.err_last=pid.err;pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;return pid.ActualSpeed;}注意：这里用了最基本的算法实现形式，没有考虑死区问题，没有设定上下限，只是对公式的一种直接的实现，后面的介绍当中还会逐渐的对此改进。

PID控制算法介绍与实现一、PID的数学模型在工业应用中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，在很多控制算法当中，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。

PID算法的一般形式：PID算法通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。

这里我们规定（在t时刻）：1.输入量为i(t)2.输出量为o(t)3.偏差量为err(t)=i(t)− o(t)u(t)=k p(err(t)+1T i.∫err(t)d t+T D d err(t)d t)二、PID算法的数字离散化假设采样间隔为T，则在第K个T时刻：偏差err(k)=i(k) - o(k)积分环节用加和的形式表示，即err(k) + err(k+1) + …微分环节用斜率的形式表示，即[err(k)- err(k−1)]/T; PID算法离散化后的式子：u(k)=k p(err(k)+TT i.∑err(j)+T DT(err(k)−err(k−1)))则u(k)可表示成为：u(k)=k p(err(k)+k i∑err(j)+k d(err(k)−err(k−1)))其中式中：比例参数k p：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。

系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。

特点：过程简单快速、比例作用大，可以加快调节，减小误差；但是使系统稳定性下降，造成不稳定，有余差。

积分参数k i：积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是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计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。

微分参数k d：微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速性。

PID控制算法的C语言实现一 PID算法原理最近两天在考虑一般控制算法的C语言实现问题，发现网络上尚没有一套完整的比较体系的讲解。

于是总结了几天，整理一套思路分享给大家。

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。

先看看PID算法的一般形式：PID的流程简单到了不能再简单的程度，通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。

这里我们规定（在t时刻）：1.输入量为rin(t);2.输出量为rout(t);3.偏差量为err(t)=rin(t)-rout(t);pid的控制规律为理解一下这个公式，主要从下面几个问题着手，为了便于理解，把控制环境具体一下：1.规定这个流程是用来为直流电机调速的;2.输入量rin(t)为电机转速预定值;3.输出量rout(t)为电机转速实际值;4.执行器为直流电机;5.传感器为光电码盘，假设码盘为10线;6.直流电机采用PWM调速转速用单位转/min表示;不难看出以下结论：1.输入量rin（t）为电机转速预定值（转/min）;2. 输出量rout(t)为电机转速实际值（转/min）;3.偏差量为预定值和实际值之差（转/min）;那么以下几个问题需要弄清楚：1.通过PID环节之后的U(t)是什么值呢？2.控制执行器（直流电机）转动转速应该为电压值（也就是PWM占空比）。

3.那么U(t)与PWM之间存在怎样的联系呢？/user1/3407/archives/2006/33541.html（见附录1）这篇文章上给出了一种方法，即，每个电压对应一个转速，电压和转速之间呈现线性关系。

C语言实现PID算法#include <stdio.h>struct _pid {int pv; /*integer that contains the process value*/int sp; /*integer that contains the set point*/float integral;float pgain;float igain;float dgain;int deadband;int last_error;};struct _pid warm,*pid;int process_point, set_point,dead_band;float p_gain, i_gain, d_gain, integral_val,new_integ;;/*------------------------------------------------------------------------pid_initDESCRIPTION This function initializes the pointers in the _pid structure to the process variable and the setpoint. *pv and *sp areinteger pointers.------------------------------------------------------------------------*/void pid_init(struct _pid *warm, int process_point, int set_point){struct _pid *pid;pid = warm;pid->pv = process_point;pid->sp = set_point;}/*------------------------------------------------------------------------pid_tuneDESCRIPTION Sets the proportional gain (p_gain), integral gain (i_gain), derivitive gain (d_gain), and the dead band (dead_band) ofa pid control structure _pid.------------------------------------------------------------------------*/void pid_tune(struct _pid *pid, float p_gain, float i_gain, float d_gain, int dead_band) {pid->pgain = p_gain;pid->igain = i_gain;pid->dgain = d_gain;pid->deadband = dead_band;pid->integral= integral_val;pid->last_error=0;}/*------------------------------------------------------------------------pid_setintegDESCRIPTION Set a new value for the integral term of the pid equation.This is useful for setting the initial output of thepid controller at start up.------------------------------------------------------------------------*/void pid_setinteg(struct _pid *pid,float new_integ){pid->integral = new_integ;pid->last_error = 0;}/*------------------------------------------------------------------------pid_bumplessDESCRIPTION Bumpless transfer algorithim. When suddenly changing setpoints, or when restarting the PID equation after anextended pause, the derivative of the equation can causea bump in the controller output. This function will helpsmooth out that bump. The process value in *pv shouldbe the updated just before this function is used.------------------------------------------------------------------------*/void pid_bumpless(struct _pid *pid){pid->last_error = (pid->sp)-(pid->pv);}/*------------------------------------------------------------------------pid_calcDESCRIPTION Performs PID calculations for the _pid structure *a. This function uses the positio nal form of the pid equation, and incorporates an integral windup prevention algorithim. Rectangu lar integration is used, so this function must be repeated on a consistent time basis for accurate con trol.RETURN V ALUE The new output value for the pid loop.USAGE #include "control.h"*/float pid_calc(struct _pid *pid){int err;float pterm, dterm, result, ferror;err = (pid->sp) - (pid->pv);if (abs(err) > pid->deadband){ferror = (float) err; /*do integer to float conversion only once*/pterm = pid->pgain * ferror;if (pterm > 100 || pterm < -100){pid->integral = 0.0;}else{pid->integral += pid->igain * ferror;if (pid->integral > 100.0){pid->integral = 100.0;}else if (pid->integral < 0.0) pid->integral = 0.0;}dterm = ((float)(err - pid->last_error)) * pid->dgain;result = pterm + pid->integral + dterm;}else result = pid->integral;pid->last_error = err;return (result);}void main(void)float display_value;int count=0;pid = &warm;// printf("Enter the values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain \n");// scanf("%d%d%f%f%f", &process_point, &set_point, &p_gain, &i_gain, &d_gain);process_point = 30;set_point = 40;p_gain = (float)(5.2);i_gain = (float)(0.77);d_gain = (float)(0.18);dead_band = 2;integral_val =(float)(0.01);printf("The values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain \n");printf(" %6d %6d %4f %4f %4f\n", process_point, set_point, p_gain, i_gain, d_gain); printf("Enter the values of Process point\n");while(count<=20){scanf("%d",&process_point);pid_init(&warm, process_point, set_point);pid_tune(&warm, p_gain,i_gain,d_gain,dead_band);pid_setinteg(&warm,0.0); //pid_setinteg(&warm,30.0);//Get input value for process pointpid_bumpless(&warm);// how to display outputdisplay_value = pid_calc(&warm);printf("%f\n", display_value);//printf("\n%f%f%f%f",warm.pv,warm.sp,warm.igain,warm.dgain);count++;}}PID算法/******************************************************************** *********************************** PID控制算法 PID Control Algorithm* 在仿真和实验中，航向预估控制方法和与之对比的常规控制方法的控制器均采用增量PID算法，* 且两者的比例、积分和微分系数一样.增量PID算法如式(7)所示：* ΔU = U(k)-U(k-1) =Kp*[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd*[e(k)-2*e(k-1)+e(k-2)]* 其中：Kp、Ki、Kd分别为比例、积分和微分放大系数，u(k)表示第k个采样时刻的控制量,e(k)表示第k个采样时刻的航向输入偏差.********************************************************************* **********************************/void PID_Calc(int PID_EK){long deltaU,tmp;deltaU = (long)u_dbPIDKp.IntData*(PID_EK-PID_EK_1); // 增量计算deltaU +=(long)u_dbPIDKi.IntData*PID_EK;tmp = (long)PID_EK-(2*PID_EK_1)+PID_EK_2;deltaU +=tmp* u_dbPIDKd.IntData;PID_UK = PID_UK_1+deltaU; // 结果if(PID_UK>4095000) PID_UK = 4095000;else if(PID_UK<0) PID_UK=0;PID_UK_1 = PID_UK; // 保存新的K-1次输出值PID_EK_2 = PID_EK_1; // 保存新的K-1次输入值PID_EK_1 = PID_EK;}PID是比例，积分，微分的缩写，Uo(N)=P*E(N)+I*[E(N)+E(N-1)+...+E(0)]+D*[E(N)-E(N-1)]E-误差P--改变P 可提高响应速度，减小静态误差，但太大会增大超调量和稳定时间。

PID算法的C语⾔实现1.根据我控制算法类⽂章中关于PID的理论的⼀些描述，同时也根据⽹络上⼀些其他的PID⽂章，以及⾃⼰最近⼀个项⽬的实践后，总结了⼏套基于C语⾔的PID算法，由于⽹络中很少有⼈进⾏分享完整的PID算法实现，我这⾥分享下。

（1）头⽂件，定义pid的结构体，类的概念，包含pid的属性和⽅法#ifndef __PID_H_#define __PID_H_#include <stdint.h>typedef struct _pid{int16_t set_value; // 给定值，rin(k)int16_t actual_value; // 实际值，反馈值，rout(k)int16_t err; // 偏差值，rin(k) - rout(k)int16_t err_last; // 上⼀次偏差值，rin(k - 1) - rout(k - 1)int16_t err_last_last; // 上⼀次上⼀次的偏差值，rin(k - 2) - rout(k - 2)float kp; // ⽐例系数float ki; // 积分系数float kd; // 微分系数float uk; // pid公式运算结果值float incremental_value; // 增量值float integral_value; // 积分值float umax; // uk的上限值，抗积分饱和⽤float umin; // uk的下限值，抗积分饱和⽤int16_t err_up_value; // 偏差上限值，积分分离⽤int16_t ki_k; // 积分的再次乘机系数，积分分离⽤float out_value; //float(*position_type)(struct _pid *ppid); // 位置型PID算法，⽆积分分离、⽆抗积分饱和float(*incremental_type)(struct _pid *ppid); // 增量型PID算法float(*integral_separation_type)(struct _pid *ppid); // 积分分离PID算法float(*int_sep_anti_sat_type)(struct _pid *ppid); // 积分分离 + 抗积分饱和PID算法}_pid_t;_pid_t *pid_create(void);extern _pid_t *pg_pid;#endif（2）.c⽂件，包含头⽂件中4个PID算法的实现，包含位置型PID算法、增量型PID算法、积分分离PID算法、积分分离+抗饱和PID算法#include <stdlib.h>#include <string.h>#include "pid.h"#include "FreeRTOS.h"#include "task.h"#include "queue.h"#include "portmacro.h"#include "semphr.h"#include "Debug.h"/*************************************** Funciton Name : pid_position_type* Function ：位置型PID算法，⽆积分分离、⽆抗积分饱和** @author ：why* @note : 积分分离：能解决初期系统偏差值⼤，累加到积分项中，引起系统超调、振荡问题。

c语言pid控制算法实现
c语言pid控制算法实现
一、PID控制算法原理
PID控制（Proportional–Integral–Derivative，比例-积分-微分控制）是一种简单、廉价、有效的控制算法，它是最经典的控制算法，在很多领域都得到了广泛的应用，如：飞行控制，汽车行驶调整，红外测温，转子轴控制，温度控制等等。

PID控制算法的原理是一种试错、调整的过程，它不断计算输出控制量，以最大程度地改变控制系统的偏差值。

其基本构成有：比例项（P）、积分项（I）、微分项（D）三部分组成，它们分别反映了控制对象的瞬时误差、累积误差和误差的变化率多大，三者组合在一起可以优化控制对象的性能。

- 1 -。

PID控制算法的C语言实现精修订一、算法的实现步骤1.初始化PID参数：设定比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的初值。

一般情况下，可以根据系统的特性进行经验调整。

2.设置控制目标：设定系统需要达到的目标值。

3.读取当前系统的测量值：使用传感器或其他设备获取当前系统的实际测量值。

4.计算系统误差：将目标值减去实际测量值，得到系统的误差。

5.计算PID控制量：将控制量设为比例项、积分项和微分项的和。

比例项为误差乘以比例系数Kp，积分项为误差的累积乘以积分系数Ki，微分项为误差变化率乘以微分系数Kd。

6.更新PID参数：根据实际情况，可调整PID参数的值。

一般情况下，可以使用经验调整方法，如试探法或模拟法。

7.输出控制量：将PID控制量作为输出，在系统中执行相应的控制操作，如调节电机的转速或改变阀门的开度。

8.循环执行以上步骤，直到系统达到控制目标或终止算法。

二、参数调整方法1.经验调整法：根据系统的特性和控制要求，选择合适的PID参数初值，通过实验或仿真来逐步调整参数，使系统达到最佳控制效果。

2. Ziegler-Nichols法则：利用开环试验的响应特性，通过确定系统的临界增益和周期，计算出PID参数。

该方法相对简单，但对系统的稳定性要求较高。

3.自整定法：利用系统的模型参数，结合在线参数调整技术，通过试错调整来获取最佳PID参数。

方法复杂度较高，但能够适应系统动态性变化较大的情况。

4.基于优化算法的自适应调整法：利用遗传算法、粒子群算法等优化算法，通过迭代计算获得最佳PID参数。

该方法不需要系统模型，但需要大量的计算和优化算法的实现。

三、实际应用案例假设有一个加热器，需要将温度控制在一个设定值范围内。

可以使用PID控制算法实现温度的稳定控制。

1.初始化PID参数：设定比例系数Kp=1，积分系数Ki=0.5和微分系数Kd=0.22.设置控制目标：设定温度控制的目标范围为35℃到40℃。

3.读取当前系统的温度值：使用温度传感器读取当前系统的实际温度值。

PID控制算法的C语言实现完整版精编版以下是PID控制算法的C语言实现完整版代码。

```#include <stdio.h>#include <stdlib.h>//定义PID参数#define KP 0.5#define KI 0.2#define KD 0.1//PID结构体typedef structfloat setpoint; // 设定值float error; // 误差float integral; // 积分float derivative; // 微分float prev_error; // 上一次误差float output; // 输出}PID;//初始化PIDvoid initializePID(PID *pid, float setpoint)pid->setpoint = setpoint;pid->error = 0;pid->integral = 0;pid->derivative = 0;pid->prev_error = 0;pid->output = 0;//更新PIDfloat updatePID(PID *pid, float input, float dt)//计算误差pid->error = pid->setpoint - input;//计算积分pid->integral += pid->error * dt;//计算微分pid->derivative = (pid->error - pid->prev_error) / dt;//计算输出pid->output = KP * pid->error + KI * pid->integral + KD * pid->derivative;//保存当前误差作为上一次误差pid->prev_error = pid->error;return pid->output;int mai//创建PID对象PID pid;//初始化PIDinitializePID(&pid, 50);//模拟控制过程for (int step = 0; step < 100; step++)//模拟获取输入值float input = input_value(step); // 自定义获取输入值的函数，根据实际应用进行修改//更新PID并获取输出float output = updatePID(&pid, input, 0.1); // 假设采样时间间隔为0.1秒//输出控制信号printf("Step: %d, Output: %.2f\n", step, output);}return 0;```上述代码实现了一个简单的PID控制算法。

（完整版）模糊PID控制的C程序//e:[-3,3] ec:[-3,3] kp:[-0.3,0.3]#include#define NB 0#define NM 1#define NS 2#define ZO 3#define PS 4#define PM 5#define PB 6/*********************************************************/ float uf(float x,float a,float b,float c);float cuf(float x,float a,float b,float c);float ufl(float x,float a,float b);float cufl(float x,float a,float b);float ufr(float x,float a,float b);float cufr(float x,float a,float b);float ufr(float x,float a,float b);float cufr(float x,float a,float b);float fand(float a,float b);float forr(float a,float b);float FuzzyKp(float e,float ec);//主程序void main(){float a,b,Kp;printf("The E is:");scanf("%f",&a);printf("The Ec is:");scanf("%f",&b);Kp=FuzzyKp(a,b);printf("The parameter Kp is: %f\n\n",Kp);float FuzzyKp(float e,float ec){float es[7];float ecs[7];/******模糊推理规则的可信度通过取小点运算得到*****/ float form[7][7];//(表X7)（隶属度表）int i,j;/*************求得的最大值赋给form[a][b]*********/ int a=0,b=0;float lsd;int p;float detkp;/**************************/int kp[7][7]={{PB,PB,PM,PS,PS,ZO,ZO},{PB,PB,PM,PS,PS,ZO,NS},{PM,PM,PM,PS,ZO,NS,NS},{PM,PM,PS,ZO,NS,NM,NM},{PS,PS,ZO,NS,NS,NM,NM},{PS,ZO,NS,NM,NM,NM,NB},{ZO,ZO,NM,NM,NM,NB,NB}};es[NB]=ufl(e,-3,-1);es[NM]=uf(e,-3,-2,0);es[NS]=uf(e,-3,-1,1);es[ZO]=uf(e,-2,0,2);es[PS]=uf(e,-1,1,3);es[PM]=uf(e,0,2,3);es[PB]=ufr(e,1,3);ecs[NB]=ufl(ec,-3,-1);//ececs[NM]=uf(ec,-3,-2,0);ecs[NS]=uf(ec,-3,-1,1);ecs[ZO]=uf(ec,-2,0,2);ecs[PS]=uf(ec,-1,1,3);ecs[PM]=uf(ec,0,2,3);ecs[PB]=ufr(ec,1,3);for(i=0;i<7;i++){float w,h,r;for(j=0;j<7;j++){h=es[i];r=ecs[j];w=fand(h,r);form[i][j]=w;}}for(i=0;i<7;i++){for(j=0;j<7;j++){if(form[a][b]<form[i][j])< p="">{a=i;b=j;}}}lsd=form[a][b];//es和ecs最值中的最大值p=kp[a][b]; if(p==NB)detkp=cufl(lsd,-0.3,-0.1);else if(p==NM)detkp=cuf(lsd,-0.3,0.2,0);else if(p==NS)detkp=cuf(lsd,-0.3,-0.1,0.1);else if(p==ZO)detkp=cuf(lsd,-0.2,0,0.2);else if(p==PS)detkp=cuf(lsd,-0.1,0.1,0.3);else if(p==PM)detkp=cuf(lsd,0,0.2,0.3);else if(p==PB)detkp=cufr(lsd,0.1,0.3);return detkp;}/**************************************以下为附属子函数*//**************求隶属度（三角形）模糊化处理***************/ float uf(float x,float a,float b,float c){if(x<=a)return (0);else if((a<x)&&(x<=b))< p="">return( (x-a)/(b-a));else if((b<x)&&(x<=c))< p="">return( (c-x)/(c-b));else if(x>c)return (0);}/****************三角形反模糊化处理(最大隶属度法)**********************/float cuf(float x,float a,float b,float c){float y,z;z=(b-a)*x+a;y=c-(c-b)*x;return (y+z)/2;}/*****************梯形(左)求隶属度模糊化*******************/ float ufl(float x,float a,float b){if(x<=a)return 1;else if((a<x)&&(x<=b))< p="">return (b-x)/(b-a);else if(x>b)return 0;}/*******************梯形反模糊化***********************/ float cufl(float x,float a,float b){return b-(b-a)*x;}/*****************梯形(右)求隶属度模糊化*******************/ float ufr(float x,float a,float b){if(x<=a)return 0;if((a<x)&&(x<b))< p="">return (x-a)/(b-a);if(x>=b)return 1;}/*******************梯形反模糊化***********************/ float cufr(float x,float a,float b){return (b-a)*x +a;}/*******************求交集***********************/ float fand(float a,float b){return (a}/*******************求并集***********************/ float forr(float a,float b){return (a<b)?b:a;< p="">}</b)?b:a;<></x)&&(x<b))<></x)&&(x<=b))<></x)&&(x<=c))<></x)&&(x<=b))<></form[i][j])<>。

PID算法的C语言实现PID算法的C语言实现积分饱和通俗讲就是系统在一个偏差方向上的饱和，下面一起来跟着店铺学习一下PID算法的C语言实现方法吧，希望可以帮助到大家!比如一个系统设定了输出不会超过100，但因为出现一个方向上的偏差积分使得输出超过了100，此时达到了饱和状态，如果继续在这个方向上积分会导致PID控制超过100系统却运行在100，相当于积分调节对系统输出没有作用，就出现失控的状态，这是系统不能接受的，而且饱和积分越深，退出饱和就越久。

上面是在正向的饱和，负向的饱和类似!为了解决这个问题，我们采用抗积分饱和算法，其思路就是：如果上一次的输出控制量超过了饱和值，饱和值为正，则这一次只积分负的偏差，饱和值为负，则这一次只积分正的偏差，从而避免系统长期留在饱和区!下面我以位置型+抗积分饱和+积分分离的.PID控制算法C语言来观察调节结果：(相对应的代码可以参考以往的文章)//位置型+抗积分饱和+积分分离 PID控制算法struct _pid{float SetSpeed;float ActualSpeed;float Err;float Err_Last;float Kp,Ki,Kd;float Voltage;float Integral;float Umax; //最大正饱和上限值float Umin; //最大负饱和下限值}pid;void PID_Init(void){printf("PID_Init begin! ");pid.SetSpeed = 0;pid.ActualSpeed = 0;pid.Err = 0;pid.Err_Last = 0;pid.Kp = 0.2;pid.Ki = 0.1; //增大了积分环节的值pid.Kd = 0.2;pid.Voltage = 0;pid.Integral = 0;pid.Umax = 400; //正饱和值为400pid.Umin = -200; //负饱和值为-200printf("PID_Init end! ");}float PID_Cal(float Speed){unsigned char index;pid.SetSpeed = Speed;pid.Err = pid.SetSpeed - pid.ActualSpeed;if(pid.ActualSpeed>pid.Umax) //如果上一次输出变量出现正向的饱和{if(abs(pid.Err)>200){index = 0;}else{index = 1;if(pid.Err<0){pid.Integral += pid.Err; //正饱和只积分负偏差}}}else if(pid.ActualSpeed {if(abs(pid.Err)>200){index = 0;}else{index = 1;if(pid.Err>0){pid.Integral += pid.Err; //负饱和只积分正偏差}}}else{if(abs(pid.Err)>200) //积分分离的PID优化，可参考以往的文章{index = 0;}else{index = 1;pid.Integral += pid.Err;}}pid.Voltage = pid.Kp*pid.Err +index*pid.Ki*pid.Integral + pid.Kd*(pid.Err - pid.Err_Last);pid.Err_Last = pid.Err;pid.ActualSpeed = pid.Voltage*1.0;return pid.ActualSpeed;}int main(void){int count = 0 ;printf("SYSTEM BEGIN! ");PID_Init();while(count<1000){float speed = PID_Cal(200.0);printf("-%d-%f-",count,speed);count++;}return 0;}最后运行结果：我们发现，相对以往的算法，还算法大大提高了调节的速度和稳定!【PID算法的C语言实现】。

C语言实现PID算法BC31 TC30 编译过，可运行。

#include <stdio.h>#include<math.h>struct _pid {int pv; /*integer that contains the process value*/int sp; /*integer that contains the set point*/float integral;float pgain;float igain;float dgain;int deadband;int last_error;};struct _pid warm,*pid;int process_point, set_point,dead_band;float p_gain, i_gain, d_gain, integral_val,new_integ;;/*------------------------------------------------------------------------pid_initDESCRIPTION This function initializes the pointers in the _pid structure to the process variable and the setpoint. *pv and *sp are integer pointers.------------------------------------------------------------------------*/void pid_init(struct _pid *warm, int process_point, int set_point){struct _pid *pid;pid = warm;pid->pv = process_point;pid->sp = set_point;}/*---------------------------------------------------------------------------------- pid_tuneDESCRIPTION Sets the proportional gain (p_gain), integral gain (i_gain), derivitive gain (d_gain), and the dead band (dead_band) of a pid control structure _pid. ----------------------------------------------------------------------------------------*/{pid->pgain = p_gain;pid->igain = i_gain;pid->dgain = d_gain;pid->deadband = dead_band;pid->integral= integral_val;pid->last_error=0;}/*-------------------------------------------------------------------------------pid_setintegDESCRIPTION Set a new value for the integral term of the pid equation.This is useful for setting the initial output of the pid controller at start up.--------------------------------------------------------------------------------*/ void pid_setinteg(struct _pid *pid,float new_integ){pid->integral = new_integ;pid->last_error = 0;}/*---------------------------------------------------------------------------------------- pid_bumplessDESCRIPTION Bumpless transfer algorithim. When suddenly changing setpoints, or when restarting the PID equation after an extended pause, the derivative of the equation can cause a bump in the controller output.This function will help smooth out that bump. The process value in *pv should be the updated just before this function is used.----------------------------------------------------------------------------------------*/ void pid_bumpless(struct _pid *pid){pid->last_error = (pid->sp)-(pid->pv);}/*---------------------------------------------------------------------------------------- pid_calcDESCRIPTION Performs PID calculations for the _pid structure *a. This function uses the positional form of the pid equation, and incorporates an integral windup prevention algorithim. Rectangular integration is used, so this function must be repeated on a consistent time basis for accurate control. RETURN VALUE The new output value for the pid loop.----------------------------------------------------------------------------------------*/ USAGE #include "control.h"*/float pid_calc(struct _pid *pid){int err;float pterm, dterm, result, ferror;err = (pid->sp) - (pid->pv);if (abs(err) > pid->deadband){ferror = (float) err; /*do integer to float conversion only once*/pterm = pid->pgain * ferror;if (pterm > 100 || pterm < -100){pid->integral = 0.0;} else {pid->integral += pid->igain * ferror;if (pid->integral > 100.0){pid->integral = 100.0;} else if (pid->integral < 0.0) pid->integral = 0.0;}dterm = ((float)(err - pid->last_error)) * pid->dgain;result = pterm + pid->integral + dterm;} else result = pid->integral;pid->last_error = err;return (result);}void main(void){float display_value;int count=0;pid = &warm;// printf("Enter the values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain \n");// scanf("%d%d%f%f%f", &process_point, &set_point, &p_gain, &i_gain, &d_gain);process_point = 30;set_point = 40;p_gain = (float)(5.2);i_gain = (float)(0.77);d_gain = (float)(0.18);dead_band = 2;integral_val =(float)(0.01);printf("The values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain \n");printf(" %6d %6d %4f %4f %4f\n", process_point, set_point, p_gain, i_gain, d_gain); printf("Enter the values of Process point\n");while(count<=20){scanf("%d",&process_point);pid_init(&warm, process_point, set_point);pid_tune(&warm, p_gain,i_gain,d_gain,dead_band);pid_setinteg(&warm,0.0); //pid_setinteg(&warm,30.0);//Get input value for process pointpid_bumpless(&warm);// how to display outputdisplay_value = pid_calc(&warm);printf("%f\n", display_value);//printf("\n%f%f%f%f",warm.pv,warm.sp,warm.igain,warm.dgain);count++;}}。