基于C语言的数字PID控制算法及实现.pdf

科技创新导报 20 10 N O .30 Science and Technology Innovation Herald I T技 术 基于C 语言的数字P I D 控制算法及实现 卢亚平 ( 苏州大学应用技术学院 江苏苏州 2 1 5 3 2 5 ) 摘 要: 目前随着控制理论和电子技术的发展,数字PID 控制正逐渐取代模拟PID控制, 并逐步成为现代工业控制器的核心。本文以单回路 控制器为基础, 应用C 语言编程, 来详细说明其编程思路。 关键词:数字P ID 控制 C 语言 单回路 中图分类号: T P 13 文献标识码: A 文章编号: 16 7 4 - 0 9 8X (2 0 10 ) 10 ( c) - 0 0 2 4 - 0 2 PID控制器是工业控制应用中常见的回路核心部件。一般有两 其中, T为采样周期,一般为200m s,e(k) 为系统第k 次采样时刻 种,在20世纪80年代,PID控制器主要是模拟PID控制器,通过硬件 的偏差值,e (k -l) 为系统第(k -l) 次采样时刻的偏差值,i 为采样序 (主要是电子元件,包括电阻、电容、电感等) 来实现其功能,但是存 号,i=0 , 1,2 , …。将上面的(3) 式和(4) 式代入( 1) 式,则可以得到离散 在器件组成复杂, 容易损坏老化, 不能灵活搭配等问题。随着电子 的P ID 表达式 i 技术的发展,特别是处理器CPU 的出现,数字PID控制器得到了飞 T T 速的发展,其与模拟PID控制器相比优点是:具有强的灵活性,可以 u ( i)=K p {e (i)+ T e(j ) + D [e (k ) - e (k - 1) ] } ( 5) 1 j 0 T 根据试验和经验在线调整参数,可以更好的控制性能。 如果采样周期T足够小(2 00m s) ,该算式可以很好的逼近模拟 当然数字PID控制器的广泛应用也离不开变送器和执行元件 PID算式, 因而使被控过程与连续控制过程十分接近。通常把(5) 式 的发展,数字PID控制器的输入和输出都是以数字来表达的,所以 称为PID 的位置式控制算法。若把(5) 式进行转化,则: 对变送器和执行元件的信号就必须进行A/D ,D/A 转换。在转换过 0.2 td u ( i ) = k * e + k * e + k *(p -p ) ( 6) 程中转换的标准是制约数字PID控制器发展的关键,现在,传感器 ti i 0.2