C语言中增量式与位置式PID控制算法的实现

简介：
本文探讨了在C语言环境下实现增量式和位置式PID控制算法的方法和技术细节，旨在为自动控制系统的设计提供有效的编程实践。 增量式PID与位置式PID控制算法的C语言实现各有特点。在位置式PID中，并不需要记忆`pid.out`的状态值，而是直接根据误差`err`计算得出输出结果。这种方法的一个缺点是每次输出都会受到过去状态的影响，需要对误差进行累加以完成计算，增加了运算负担。 此外，在积分项达到饱和时，即使系统开始反向变化（即误差方向改变），位置式PID中的累积误差仍会继续增加直到退出饱和区为止。因此在`pid.out`的值接近最大或最小时，应停止积分作用，并设置积分限幅和输出限幅以避免失控情况的发生。通常情况下，在使用位置式PID时会选择PD控制方式。 相比之下，增量型PID则具有较小的误动作风险，易于实现手动到自动模式之间的无扰切换，并且不会出现积分失控现象。然而其缺点在于可能存在较大的积分截断效应以及溢出问题的影响。 总的来说，位置式PID适用于那些执行机构本身不具备积分功能的对象上，例如机器人和平衡小车等直立控制任务或温控系统中；而增量型PID则在避免误动作及确保切换平滑性方面具有优势。