PID算法Matlab仿真程序和C程序

PID算法Matlab仿真程序和C程序 end 增量式PID控制算法%Linear model yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num( Matlab仿真程序 2)*u_1+num(3)*u_2; 设一被控对象G(s)=50/(0.125s^2+7s),error(k)=rin(k)-yout(k); 用增量式PID控制算法编写仿真程序 %Return of parameters (输入分别为单位阶跃、正弦信号，u_2=u_1;u_1=u(k); 采样时间为1ms，控制器输出限幅:y_2=y_1;y_1=yout(k); [-5,5],仿真曲线包括系统输出及误差x(1)=error(k)-error_1; %Cal曲线，并加上注释、图例)。程序如下 culating P clear all; x(2)=error(k)-2*error_1+error_2; %Cclose all; alculating D ts=0.001; x(3)=error(k); %Calculating I sys=tf(50,[0.125,7, 0]); error_2=error_1; dsys=c2d(sys,ts,'z'); error_1=error(k); [num,den]=tfdata(dsys,'v'); end u_1=0.0;u_2=0.0; figure(1); y_1=0.0;y_2=0.0; plot(time,rin,'b',time,yout,'r'); x=[0,0,0]'; xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout'); error_1=0; figure(2); error_2=0; plot(time,error,'r') for k=1:1:1000 xlabel('time(s)');ylabel('error'); time(k)=k*ts; S=2; 微分先行PID算法if S==1 kp=10;ki=0.1;kd=15; Matlab仿真程序 rin(k)=1; %%PID Controler with differential in Step Signal advance elseif S==2 clear all; close all; kp=10;ki=0.1;kd=15; %Sine Signal ts=20; rin(k)=0.5*sin(2*pi*k*ts); sys=tf([1],[60,1],'inputdelay',80); end dsys=c2d(sys,ts,'zoh'); du(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); %[num,den]=tfdata(dsys,'v'); PID Controller u(k)=u_1+du(k); u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0; %Restricting the output of controller ud_1=0; if u(k)>=5 y_1=0;y_2=0;y_3=0; u(k)=5; error_1=0;error_2=0; end ei=0; if u(k)<=-5 for k=1:1:400 u(k)=-5; time(k)=k*ts; 1 end %Linear model figure(1); yout(k)=-den(2)*y_1+num(2)*u_5; plot(time,rin,'r',time,yout,'b'); xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout'); kp=0.36;kd=14;ki=0.0021; figure(2); plot(time,u,'r'); rin(k)=1.0*sign(sin(0.00025*2*pi*k*ts)xlabel('time(s)');ylabel('u'); ); error(k)=rin(k)-yout(k); 不完全微分PID算法ei=ei+error(k)*ts; Matlab仿真程序 gama=0.50; Td=kd/kp; %PID Controler with Partial differential Ti=0.5; clear all; close all; c1=gama*Td/(gama*Td+ts); c2=(Td+ts)/(gama*Td+ts); ts=20; c3=Td/(gama*Td+ts); sys=tf([1],[60,1],'inputdelay',80); dsys=c2d(sys,ts,'zoh'); M=1; [num,den]=tfdata(dsys,'v'); if M==1 %PID Control with differential in advance u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0; ud(k)=c1*ud_1+c2*yout(k)-c3*y_1ud_1=0; ; y_1=0;y_2=0;y_3=0; u(k)=kp*error(k)+ud(k)+ki*ei; error_1=0; elseif M==2 %Simple PID Control ei=0; u(k)=kp*error(k)+kd*(error(k)-error _1)/ts+ki*ei; for k=1:1:100 end time(k)=k*ts; if u(k)>=110 rin(k)=1.0; u(k)=110; end %Linear model if u(k)<=-110 yout(k)=-den(2)*y_1+num(2)*u_5; u(k)=-110; end error(k)=rin(k)-yout(k); %Update parameters u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_%PID Controller with partly differential 1=u(k); ei=ei+error(k)*ts; y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k); kc=0.30; ki=0.0055; error_2=error_1; TD=140; error_1=error(k); 2 kd=kc*TD/ts; figure(2); plot(time,u,'r'); Tf=180; xlabel('time(s)');ylabel('u'); Q=tf([1],[Tf,1]); %Low Freq Signal figure(3); plot(time,rin-yout,'r'); Filter xlabel('time(s)');ylabel('error'); figure(4); M=2; if M==1 %Using PID with Partial bode(Q,'r'); differential加在简单PID后的不完全微dcgain(Q); 分 C语言PID演示程序 alfa=Tf/(ts+Tf); u(k)=alfa*u_1+(1-alfa)*(kc*error(k#include )+kd*(error(k)-error_1)+ki*ei); #include u_1=u(k); elseif M==2 %Using PID with typedef struct PID{ Partial differential只加在微分环节上的 double Command; //输入指令 不完全微分 double Proportion; //比例系数 alfa=Tf/(ts+Tf); double Integral; //积分系数 ud(k)=kd*(1-alfa)*(error(k)-error_1 double Derivative; //微分系数 )+alfa*ud_1; double preErr; //前一拍误差 u(k)=kc*error(k)+ud(k)+ki*ei; double sumErr; //误差累积 ud_1=ud(k); }PID; elseif M==3 %Using Simple PID 简 单的PID微分 double PIDCale(PID *p,double u(k)=kc*error(k)+kd*(error(k)-errorfeedback) _1)+ki*ei; { end double dErr,Err; Err=p->Command-feedback; //当前%Restricting the output of controller 误差 if u(k)>=10 p->sumErr+=Err; //误差累加 u(k)=10; dErr=Err-p->preErr; //误差微分 end p->preErr=Err; if u(k)<=-10 return(p->Proportion*Err //比例项 u(k)=-10; +p->Derivative*dErr //微分项 end +p->Integral*p->sumErr); //积分项 } u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_ 1=u(k); void PIDInit(PID *p) y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k); { error_1=error(k); memset(p,0,sizeof(PID)); //初始化 end } figure(1); plot(time,rin,'b',time,yout,'r'); typedef struct motor{ xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout'); double lastY; 3 double preY; =%f\n",k,sPID.Command,y,sPID double lastU; .Command-y,u); double preU; }motor; u=PIDCale(&sPID,y); y=motorCal(&m_motor,u); k++; void motorInit(motor *m) } { printf("%f\n",y); memset(m,0,sizeof(motor)); fclose(fp); } } double motorCal(motor *m,double u) { double 增量式PID控制C语言代码 y=1.9753*m->lastY-0.9753*m->preY+0.00003284*u+0.00006568*m->lastU+0.增量式PID控制C语言代码 00003284*m->preU;//二阶系统 m->preY=m->lastY; m->lastY=y; /////////////////////////////////////////////////////////// m->preU=m->lastU; ///// m->lastU=u; // 定义PID参数结构体 return y; /////////////////////////////////////////////////////////// } //// typedef struct PID { void main() //结构体定义 { int SetPoint // FILE *fp=fopen("data.txt","w+"); 设定值 PID sPID; int Proportion; // motor m_motor; Proportion 比例系数 int k=0; int Integral; // double u; Integral 积分系数 double y=0; int Derivative; // PIDInit(&sPID); Derivative 微分系数 sPID.Proportion=2; int LastError; // sPID.Derivative=1; Error[-1] 前一拍误差 sPID.Integral=0.00001; int PreError; // sPID.Command=10; Error[-2] 前两拍误差 } PID; motorInit(&m_motor); main() while(k<=1000) { { PID vPID; • fprintf(fp,"%d 设定值=%f //定义结构变量名 被控量=%f 偏差=%f 控PIDInit ( &vPID ); 制量 //Initialize Structure 4 // memset()函数在mem.h头文件中vPID.Proportion = 10; 声明，它把数组的起始地址作为其第 //Set PID Coefficients 一个参数， vPID.Integral = 10; //第二个参数是设置数组每个字节的 // Set PID Integral 值，第三个参数是数组的长度(字节数， vPID.Derivative = 10; 不是元素个数)。 // Set PID Derivative //其函数原型为: void *memset(voi vPID. SetPoint = //根据实际情况设定 d*，int，unsigned); //头文件 while(1) } { Verror=Measure(); /////////////////////////////////////////////////////////// //得到AD的输出值 //////////// //Title:增量式PID算法程序 Error =vPID. SetPoint- Verr or; //与设定值比较，得到误差值 //Description:给出一个误差增量 //Input: PID的P、I控制常数和之前tempi=PIDCal(&vPID, Error; 的误差量(PID *pp)& 当前误差量(T laser.Value+=tempi; // Value与Num[2]为共同体，共同hisError) 体名laser //Return: 误差增量templ LASERH=laser.Num[0]; /////////////////////////////////////////////////////////// LASERL=laser.Num[1]; /////////// } 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; //Title:PID参数初始化 long templ; //Description: Proportion="0" pError = ThisError-pp->LastErr// Integral=0 or; // LastError=0 iError = ThisError; //Input: PID的P、I控制常数和之前 dError = ThisError-2*(pp->Last的误差量(PID *pp) Error)+pp->PreError; //Return: //增量计算 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// templ=pp->Proportion*pError +void PIDInit (PID *pp) pp->Integral*iError+pp->Derivative* //PID参数初始化，都置0 dError; //增量 { //存储误差用于下次运算 memset ( pp,0,sizeof(PID)); pp->PreError = pp->LastError; //memset()的函数， 它可以一字节一 pp->LastError = ThisError; 字节地把整个数组设置为一个指定的 值。 return ((int)(templ>>8)); } 5 6