如何使用C語言實(shí)現(xiàn)PID控制算法

　　最近兩天在考慮一般控制算法的 C 語言實(shí)現(xiàn)問題，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上尚沒有一套完整的比較體系的講解。于是總結(jié)了幾天，整理一套思路分享給大家。 在工業(yè)應(yīng)用中 PID 及其衍生算法是應(yīng)用最廣泛的算法之一，是當(dāng)之無愧的萬能算法，如果能夠熟練掌握 PID 算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程，對(duì)于一般的研發(fā)人員來講，應(yīng)該是足夠應(yīng)對(duì)一般研發(fā)問題了，而難能可貴的是，在我所接觸的控制算法當(dāng)中，PID 控制算法又是最簡(jiǎn)單，最能體現(xiàn)反饋思想的控制算法，可謂經(jīng)典中的經(jīng)典。經(jīng)典的未必是復(fù)雜的，經(jīng)典的東西常常是簡(jiǎn)單的，而且是最簡(jiǎn)單的，想想牛頓的力學(xué)三大定律吧，想想愛因斯坦的質(zhì)能方程吧，何等的簡(jiǎn)單！簡(jiǎn)單的不是原始的，簡(jiǎn)單的也不是落后的，簡(jiǎn)單到了美的程度。先看看 PID 算法的一般形式：

　　PID 的流程簡(jiǎn)單到了不能再簡(jiǎn)單的程度，通過誤差信號(hào)控制被控量，而控制器本身就是比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)的加和。

　　理解一下這個(gè)公式，主要從下面幾個(gè)問題著手，為了便于理解，把控制環(huán)境具體一下： 1.規(guī)定這個(gè)流程是用來為直流電機(jī)調(diào)速的; 2.輸入量 rin（t）為電機(jī)轉(zhuǎn)速預(yù)定值; 3.輸出量 rout（t）為電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值; 4.執(zhí)行器為直流電機(jī); 5.傳感器為光電碼盤，假設(shè)碼盤為 10 線; 6.直流電機(jī)采用 PWM 調(diào)速轉(zhuǎn)速用單位 轉(zhuǎn)/min 表示; 不難看出以下結(jié)論： 1.輸入量 rin（t）為電機(jī)轉(zhuǎn)速預(yù)定值（轉(zhuǎn)/min）; 2. 輸出量 rout（t）為電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值（轉(zhuǎn)/min）; 3.偏差量為預(yù)定值和實(shí)際值之差（轉(zhuǎn)/min）; 那么以下幾個(gè)問題需要弄清楚： 1.通過 PID 環(huán)節(jié)之后的 U（t）是什么值呢？ 2.控制執(zhí)行器（直流電機(jī)）轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速應(yīng)該為電壓值（也就是 PWM 占空比）。 3.那么 U（t）與 PWM 之間存在怎樣的聯(lián)系呢？