PID控制算法（四）

1、PID算法之积分分离

int index;//标志位，在index = 1时执行积分的稳态误差积累
 //积分分离，设置误差阈值
 //当误差较大时，放弃积分项的运算，当误差较小，计算积分误差积累
if(abs(pid->err)>200)
  {
     index = 0;
  }
 else
  {
      index = 1;
      pid->integral = pid->integral + pid->err; // 积分误差积累
  }

2、抗积分饱和：

积分饱和是指当系统存在持续的偏差时，积分项不断累积，可能导致控制器输出超出执行机构的最大或最小限制，从而引起系统超调和不稳定。

抗积分饱和的作用：

1. 防止超调：通过限制积分项的累积，减少系统因积分作用引起的超调现象。
2. 加快响应：避免积分项的无限增长，使系统能够更快地响应设定值的变化。
3. 提高稳定性：减少因积分饱和导致的振荡现象，提高系统的稳定性。

实现方法：

1. 积分分离：如上，设置阈值，当系统偏差较大时，暂时取消积分作用，以避免超调和振荡。
2. 积分限制：设定积分项的上限和下限，防止积分项的过度累积。
3. 反计算抗饱和：当输出信号达到饱和限制时，通过反馈机制减少积分项的累积。

 

// 积分饱和处理（反计算抗饱和）
void PID_IntegralWindup(PID *pid) 
{
    //将两个参数在结构体中提前定义好：
    //double output_limit_min; // 输出限制最小值
    //double output_limit_max; // 输出限制最大值
    if (pid->output >= pid->output_limit_max) //当输出达到积分保护最大值时
    {
        if (pid->err > 0) 
        {
            pid->integral += pid->err;//积分误差累计正偏差
        }
    } 
    else if (pid->output <= pid->output_limit_min)//当输出小于积分保护最小值时
    {
        if (pid->err < 0) 
        {
            pid->integral += pid->err;//积分误差累计正偏差
        }
    } 
    else //此时输出值在设置的最大和最小值区间内
    {
        pid->integral += pid->err;//正常计算积分误差
    }
}