上传一个PID的算法（有注解）

ID:1104531 · 发表于 2025-8-13 15:57

// PID计算
unsigned int PID_Calculate(struct PID *pid, unsigned int feedback)
{
// 偏差设定值-ADC反馈值
unsigned int Error = pid->SetPoint - feedback; // 偏差

// 积分项更新（使用有符号数）
pid->SumError += (int)Error;

// 积分抗饱和
if(pid->SumError > MAX_INTEGRAL) pid->SumError = MAX_INTEGRAL;
else if(pid->SumError < -MAX_INTEGRAL) pid->SumError = -MAX_INTEGRAL;

// 微分计算
unsigned int dError = pid->LastError - pid->PrevError;
pid->PrevError = pid->LastError;
pid->LastError = Error;

// 计算各项（使用长整型防溢出）
unsigned long p_term = (unsigned long)pid->Proportion * Error;
unsigned long i_term = (unsigned long)pid->Integral * (unsigned long)pid->SumError;
unsigned long d_term = (unsigned long)pid->Derivative * dError;

// 综合输出 SCALE_FACTOR这是放大倍数运算之前进行放大，出去前回归
unsigned long output = (p_term + i_term + d_term) / SCALE_FACTOR;

return (unsigned int)output;
}

ID:30165 · 发表于 2025-8-14 17:35

没有搞明白 PID算法主要是为了解决什么问题？比如温度控制。PID算法和传统到设定控制优缺点是什么？

ID:1104531 · 发表于 2025-8-15 17:11

通过设定值与反馈值计算；再通过PWM进行控制

ID:230500 · 发表于 2025-8-17 08:19

现在有了AI ，这些算法不用死记硬背了稍微修改下就可以用，主要精力可以放在KP KI KD的整定上，
下面这部分是AI做的，直接调用，就行，在结构体对PID初始化的时候填入整定好的参数即可运行；但是AI也不是完全准确，他只对共用算法很准确，对STC的单片机就有点问题， PWM部分需要自己重写，

/********************* PID计算函数 *********************/
float PID_Compute(PID_Controller *pid, float setpoint, float input) {
float error = setpoint - input; //声明误差变量
float Pout; //声明比例变量
float Iout; //声明积分变量
float Dout; //声明微分变量

// 死区处理(误差小于0.3℃时不调节)
if(fabs(error) < 0.3) {
error = 0;
}

// 比例项
Pout = pid->Kp * error;

// 积分项(抗积分饱和)
pid->integral += pid->Ki * error;
if(pid->integral > pid->out_max) pid->integral = pid->out_max;
else if(pid->integral < pid->out_min) pid->integral = pid->out_min;
Iout = pid->integral;

// 微分项
Dout = pid->Kd * (error - pid->prev_error);
pid->prev_error = error; // 保存误差用于下次计算

// 计算输出PID
pid->output = Pout + Iout + Dout;

// 输出限幅
if(pid->output > pid->out_max) pid->output = pid->out_max;
else if(pid->output < pid->out_min) pid->output = pid->out_min;

return pid->output;
}

ID:879809 · 发表于 2025-9-12 13:52

zhang32568 发表于 2025-8-14 17:35
没有搞明白 PID算法主要是为了解决什么问题？比如温度控制。PID算法和传统到设定控制优缺点是什么？

PID适合大惯性环节场合，比如你提到的温控，加热管从0瞬间火力全开，过了两分钟传感器还没有感觉到热。这种有大惯性环节的场合，你用直接控制——温度高了就调低加热管功率，温度低了就加大加热管功率，结果必然是温度震荡起来，完全失控。

ID:60178 · 发表于 2026-2-28 15:23

几乎所有自动化控制，跟踪稳定控制多要用到它。温度，电流，转速，力矩，电压，速度，高度，导航多要用，其实一点不难。其实主要是对前几次的误差累加起来

ID:496636 · 发表于 2026-3-1 11:31

发表于 2025-8-14 17:35
没有搞明白 PID算法主要是为了解决什么问题？比如温度控制。PID算法和传统到设定控制优缺点是什么？

PID就是比例、积分、微分、是用偏差进行的控制。如果没有偏差了，那么输出就不会有变化。
这个控制系统有模拟量输出（或是PWM的开关量输出）、模拟量输入、控制器组成。
比如：用蒸汽调节阀给热水加热，热水的温度计就是模拟量输入、蒸汽调节阀就是模拟量输出，调节蒸汽调节阀就能控制热水温度，使它稳定在你需要的温度上。
PLC系统上的PID算法大概是这样的：
以下是位置式的PID算法
把输入的设定值和输入都规格化，如上面例子，这个温度计是0-100度量程，现在温度为50度，设定温度为60度，那么规格化后，就是去单位后：设定温度为0.6，现在温度为0.5，而偏差就是0.6-0.5＝0.1。
比例项输出＝偏差*比例系数，如果比例系数为2，那么比例项输出就是20%（0.2）。
输出＝积分项+比例项+微分项。
积分项有什么作用？
接着上面的例子，纯采用比例项的话，如果温度达到58度是，偏差为0.02，乘以2，就是0.04，那调节阀输出开度为4%，你可以看出比例的特点：偏差越大输出越大，偏差越小，输出越小。等接近设定值时，散热和加热功率相等，然后温度就升不上去了。怎么办，那加积分项。
积分项中的参数：积分时间的意义？如果我设了积分时间为1分钟，采样时间为1秒，这个时候偏差为0.02，比例输出为4%，那一分钟要采样60次，每次就加4%的60分之一。同样的意思即：如果偏差一直维持在0.02 一分钟的话，积分项就加4%。
这样有了个积分项，输出就会慢慢变大了，从而微调增加输出，使加热的功率大于散发的功率，使温度缓慢上升，从而达到设定温度。
注意：积分项是有正负值的，上例中如果即时温度大于设定温度时，项分项会变小。
微分项有什么作用？如果一个反应釜在60度情况下准备反应，我向它滴加了物料，开始反应了，反应上升速度很快，放出的热量很大，如果纯手工操作，我根据升温的速率（可以看上升0.1度需要多少秒）调节阀门的大小。现在的偏差很小，算出来的比例项很小，所以你得根据偏差变化的速度来增加输出。
微分项就是根据偏差变化的速度（那是温度变化的速度）来控制。
那么微分项中的微分时间的意思是什么？
假设微分时间设为5分钟，意思是依这样的温度变化速度，5分钟后偏差能达到多少，然后根据比例项那么算出来的值作为微分项的输出。
如反应釜60度，滴加反应液后，每五秒上升0.1度，那么依这样的速度温度就会上升6度，温度计量程为0-100，比例系数为2，那么积分项输出就是10%，这样温度从60度变成60.1度时，微分项就输出了12%的开度，这里是冷却水的调节阀。
如果按照比例输出的话，在60.1度时，偏差是0.001，比例项输出为0.2%，这么猛的放热，根本没法控制好温度，等你上升到66度时，比例项输出才达到12%，你这批反应物料要报废了。
微分项也是有正负的，如果上升到61度时，温度变化率为0了，那么微分项就是0，如果温度在下跌，微分项就是负值。
那有人会问，达到61度时，输出减了12%，那怎么平衡放热和冷却功率，从而稳定温度，积分项在增加呀。

ID:496636 · 发表于 2026-3-1 12:06

输出＝比例项+积分项+微分项
当三项加起来大于1时，输出等于1，积分项＝1-比例项－微分项（超幅，积分项也会跟着调整）
当三项加起来小于0时，输出等于0，积分项＝0-微分项－比例项
单片机中，输出是整数，调整一下算法即可

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