电机控制进阶——PID速度控制_电机 pid 算法

PID算法分类

PID算法可分为位置式PID与增量式PID两大类。

在实际的编程应用中，需要使用离散化的PID算法，以适用计算机的使用环境，下面以电机转速控制为例，来看一下两种PID算法的基本原理。

位置式PID

位置式PID是当前系统的实际位置，与想要达到的预期位置的偏差，进行PID控制

• 比例P：e(k) 此次误差
• 积分I：∑e(i) 误差的累加
• 微分D：e(k) - e(k-1) 此次误差-上次误差

因为有误差积分 ∑e(i)，一直累加，也就是当前的输出u(k)与过去的所有状态都有关系。

位置式PID算法的伪代码如下：

//位置式PID（伪代码）
previous_err = 0;
integral = 0;
loop: //根据目标值与测量值(如电机的设定速度与读到的编码器转后后的速度)，循环计算更新输出值（如PWM）
	error = setpoint - measured_value;          /\*误差项：目标值-测量值\*/
	integral += error \* dt;                     /\*积分项：误差项的累计\*/
    derivative = (error - previous_error) / dt; /\*微分项：误差的变化率\*/
	output = Kp\*error + Ki\*integral + Kd\*derivative; /\*三项分别乘以PID系数即为输出\*/
	previous_err = err; //更新误差
	wait(dt); //等待固定的计算周期
	goto loop;

增量式PID

• 比例P：e(k) - e(k-1) 此次误差-上次误差
• 积分I：e(k) 此次误差d
• 微分D：e(k) - 2e(k-1)+e(k-2) 这次误差-2×上次误差+上上次误差

注意增量式PID首先计算的是Δu(k)，然后与上次的输出相加，才是此次的输出结果。增量式PID没有误差累加，控制增量Δu(k)的确定仅与最近3次的采样值有关。

增量式PID算法的伪代码如下：

//增量式PID（伪代码）
previous02_error = 0; //上上次偏差
previous01_error = 0;