最近有朋友問到有沒有現(xiàn)成的C語言PID庫。

當(dāng)然有了！現(xiàn)在我就準(zhǔn)備給大家安利一下了。一般同學(xué)會去某度上搜，看到各種各樣版本的PID示例，或者去GitHub上白嫖。

其實一些芯片公司會提供一些控制領(lǐng)域的解決方案了，這里面就會包括PID庫。

比如ST的"ST Motor Control Sdk"，或者TI的C2000系列的control suite。

不過目前TI官方對于control suite已經(jīng)不再提供相應(yīng)的更新,可以繼續(xù)下載這個套件.

目前control suite已經(jīng)更新為C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK.

那本文主要介紹TI的control suite,這里面除了PID外有很多控制類算法，并且配置了豐富的文檔。

如何安裝？

進(jìn)入ti的官網(wǎng)，輸入control suite進(jìn)行搜索，就可以找到相應(yīng)的安裝包。

這里有離線安裝包，和在線安裝包。直接基于在線安裝包進(jìn)行操作即可。我們先下載安裝包。

下面就是一路瘋狂點擊Next即可；

源碼和文檔

進(jìn)入主界面，這里基本的例子都是基于TI的C2000系列的MCU進(jìn)行開發(fā)的，具體如下圖所示；

進(jìn)入主界面之后，我們可以看到左側(cè)這邊包含了軟硬件文檔，項目示例還有相應(yīng)的文檔。

其實我們要找的是基于C2000系列MCU的數(shù)學(xué)算法庫，可以在下列列表中找到；

當(dāng)然也可以在安裝目錄C: icontrolSUITElibsapp_libsmotor_controlmath_blocksv4.2下面找到相應(yīng)的PID算法；

至于如何使用這幾個文件，這里也提供了相應(yīng)的文檔，在Docs中找到，

例如pid_grando.h文件，這里介紹了對應(yīng)的平臺，當(dāng)然是TI系列的MCU，并且依賴于IQMath庫，其實這里我們做一些簡單的改動，就可以移植到自己所需的平臺上去了，具體源碼如下：

/*=================================================================================
Filename:PID_GRANDO.H
===================================================================================*/


#ifndef__PID_H__
#define__PID_H__

typedefstruct{_iqRef;//Input:referenceset-point
_iqFbk;//Input:feedback
_iqOut;//Output:controlleroutput
_iqc1;//Internal:derivativefiltercoefficient1
_iqc2;//Internal:derivativefiltercoefficient2
}PID_TERMINALS;
//note:c1&c2placedheretokeepstructuresizeunder8words

typedefstruct{_iqKr;//Parameter:referenceset-pointweighting
_iqKp;//Parameter:proportionalloopgain
_iqKi;//Parameter:integralgain
_iqKd;//Parameter:derivativegain
_iqKm;//Parameter:derivativeweighting
_iqUmax;//Parameter:uppersaturationlimit
_iqUmin;//Parameter:lowersaturationlimit
}PID_PARAMETERS;

typedefstruct{_iqup;//Data:proportionalterm
_iqui;//Data:integralterm
_iqud;//Data:derivativeterm
_iqv1;//Data:pre-saturatedcontrolleroutput
_iqi1;//Data:integratorstorage:ui(k-1)
_iqd1;//Data:differentiatorstorage:ud(k-1)
_iqd2;//Data:differentiatorstorage:d2(k-1)
_iqw1;//Data:saturationrecord:[u(k-1)-v(k-1)]
}PID_DATA;


typedefstruct{PID_TERMINALSterm;
PID_PARAMETERSparam;
PID_DATAdata;
}PID_CONTROLLER;

/*-----------------------------------------------------------------------------
DefaultinitalisationvaluesforthePIDobjects
-----------------------------------------------------------------------------*/

#definePID_TERM_DEFAULTS{
0,
0,
0,
0,
0
}

#definePID_PARAM_DEFAULTS{
_IQ(1.0),
_IQ(1.0),
_IQ(0.0),
_IQ(0.0),
_IQ(1.0),
_IQ(1.0),
_IQ(-1.0)
}

#definePID_DATA_DEFAULTS{
_IQ(0.0),
_IQ(0.0),
_IQ(0.0),
_IQ(0.0),
_IQ(0.0),
_IQ(0.0),
_IQ(0.0),
_IQ(1.0)
}


/*------------------------------------------------------------------------------
PIDMacroDefinition
------------------------------------------------------------------------------*/

#definePID_MACRO(v)

/*proportionalterm*/
v.data.up=_IQmpy(v.param.Kr,v.term.Ref)-v.term.Fbk;

/*integralterm*/
v.data.ui=_IQmpy(v.param.Ki,_IQmpy(v.data.w1,(v.term.Ref-v.term.Fbk)))+v.data.i1;
v.data.i1=v.data.ui;

/*derivativeterm*/
v.data.d2=_IQmpy(v.param.Kd,_IQmpy(v.term.c1,(_IQmpy(v.term.Ref,v.param.Km)-v.term.Fbk)))-v.data.d2;
v.data.ud=v.data.d2+v.data.d1;
v.data.d1=_IQmpy(v.data.ud,v.term.c2);

/*controloutput*/
v.data.v1=_IQmpy(v.param.Kp,(v.data.up+v.data.ui+v.data.ud));
v.term.Out=_IQsat(v.data.v1,v.param.Umax,v.param.Umin);
v.data.w1=(v.term.Out==v.data.v1)?_IQ(1.0):_IQ(0.0);

#endif//__PID_H__

這里面不僅僅做了積分抗飽和，還有對微分環(huán)節(jié)的濾波處理，所以應(yīng)用到項目中是沒有問題的。

代碼中需要了解Q格式的相關(guān)的知識，可以參考一下我的這篇文章《一文教你搞懂C語言的Q格式》；

另外，這個路徑下的文檔中，還提供了相應(yīng)的Example，以及PID的信號流圖，具體如下所示：

審核編輯 ：李倩