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PID控制器c++

PID控制器是一种控制回路反馈机制，在工程应用中广泛用于维持系统的行为。控制器接受输入信号，将其与期望的设定值进行比较，并产生输出信号以驱动系统更接近设定值。在本文中，我们将讨论在c++编程语言中的PID控制器。

什么是PID控制器?

PID控制器是一种反馈系统，它根据期望设定值与系统实际值之间的差异来处理系统的行为。控制器使用三个组件-比例，积分和导数-产生一个输出信号，驱动系统走向设定值。

1.比例分量:

比例分量与设定值与系统实际值之间的差成正比。它产生一个与误差成正比的输出信号。比例分量对误差信号的变化提供即时响应，其增益决定了该响应的强度。

2.积分成分:

积分分量对随时间变化的误差信号求和，并产生与累积误差成比例的输出信号。积分分量考虑过去的误差，并提供一个响应，该响应相当于误差随时间的积分。积分分量消除了稳态误差通过不断调整控制器输出信号。

3.衍生成分:

导数分量产生与误差信号的变化率成比例的输出信号。导数分量考虑了未来的误差，并提供了一个与误差随时间的导数成正比的响应。导数分量减小了系统的超调量，提高了系统的稳定性。

PID算法:

PID算法是由如下组件组成的算法比例、积分,导数组件。控制器的输出信号是三个分量的和乘以它们各自的增益。增益由用户设置，以调整特定系统的控制器。PID算法由下式给出:

输出= K_p*错误+ K_我*积分+ K_d*导数

K_pK_我，和K_d分别表示比例增益、积分增益和导数增益，而Error、Integral和Derivative分别表示误差、积分增益和导数增益。

用c++实现PID控制器

为了在c++中实现PID控制器，我们首先需要定义控制器中使用的数据类型和变量。我们需要定义设定值、过程变量、误差和输出，以及比例、积分和导数部分的增益。

我们可以这样定义这些变量:

c++代码:

            双定位点;//期望输出double processVariable;//电流输出双错误;// setpoint和processVariable之间的差异;//前一次迭代的二重积分错误;//误差二重导数积分;//误差二阶导数kp;//比例增益双ki;//积分增益double kd;//导数增益双输出; // output of the controller
           

一旦我们定义了变量，我们就可以编写一个函数来计算控制器的输出。该函数将设定值和过程变量作为输入并返回输出。

c++代码:

            double calculateOutput(双设定点，双processVariable){错误=设定点- processVariable;积分+=误差;derivative = error - preouserror;输出= KP *误差+ ki *积分+ kd *导数;previousError =错误;返回输出;}
           

在这个函数中，我们首先计算设定值和过程变量之间的误差。然后，我们使用先前的误差值计算误差的积分和误差的导数。最后，我们将使用所有三个增益获得控制器的输出。