快速调试PID参数的3种方法。

typedef struct{    //PID运算模式    uint8_t mode;    //PID 三个基本参数    __IO float Kp;    __IO float Ki;    __IO float Kd;
    __IO float max_out;  //PID最大输出    __IO float max_iout; //PID最大积分输出
    __IO float2 set;      //PID目标值    __IO float2 fdb;      //PID当前值
    __IO float out;        //三项叠加输出    __IO float Pout;        //比例项输出    __IO float Iout;        //积分项输出    __IO float Dout;        //微分项输出    //微分项最近三个值 0最新 1上一次 2上上次    __IO float Dbuf[3];      //误差项最近三个值 0最新 1上一次 2上上次    __IO float error[3];  
} pid_type_def;

void Own_PID_init(pid_type_def *pid, uint8_t mode, const __IO float PID[3], __IO float max_out, __IO float max_iout){    if (pid == NULL || PID == NULL){        return;    }    pid->mode = mode;    pid->Kp = PID[0];    pid->Ki = PID[1];    pid->Kd = PID[2];    pid->max_out = max_out;    pid->max_iout = max_iout;    pid->Dbuf[0] = pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[2] = 0.0f;    pid->error[0] = pid->error[1] = pid->error[2] = pid->Pout = pid->Iout = pid->Dout = pid->out = 0.0f;}

__IO float PID_calc(pid_type_def *pid, __IO float ref, __IO float set){    //判断传入的PID指针不为空    if (pid == NULL){        return 0.0f;    }    //存放过去两次计算的误差值    pid->error[2] = pid->error[1];    pid->error[1] = pid->error[0];    //设定目标值和当前值到结构体成员    pid->set = set;    pid->fdb = ref;    //计算最新的误差值    pid->error[0] = set - ref;    //判断PID设置的模式    if (pid->mode == PID_POSITION)    {        //位置式PID        //比例项计算输出        pid->Pout = pid->Kp * pid->error[0];        //积分项计算输出        pid->Iout += pid->Ki * pid->error[0];        //存放过去两次计算的微分误差值        pid->Dbuf[2] = pid->Dbuf[1];        pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[0];        //当前误差的微分用本次误差减去上一次误差来计算        pid->Dbuf[0] = (pid->error[0] - pid->error[1]);        //微分项输出        pid->Dout = pid->Kd * pid->Dbuf[0];        //对积分项进行限幅        LimitMax(pid->Iout, pid->max_iout);        //叠加三个输出到总输出        pid->out = pid->Pout + pid->Iout + pid->Dout;        //对总输出进行限幅        LimitMax(pid->out, pid->max_out);    }    else if (pid->mode == PID_DELTA)    {        //增量式PID        //以本次误差与上次误差的差值作为比例项的输入带入计算        pid->Pout = pid->Kp * (pid->error[0] - pid->error[1]);        //以本次误差作为积分项带入计算        pid->Iout = pid->Ki * pid->error[0];        //迭代微分项的数组        pid->Dbuf[2] = pid->Dbuf[1];        pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[0];        //以本次误差与上次误差的差值减去上次误差与上上次误差的差值作为微分项的输入带入计算        pid->Dbuf[0] = (pid->error[0] - 2.0f * pid->error[1] + pid->error[2]);        pid->Dout = pid->Kd * pid->Dbuf[0];        //叠加三个项的输出作为总输出        pid->out += pid->Pout + pid->Iout + pid->Dout;        //对总输出做一个先限幅        LimitMax(pid->out, pid->max_out);    }    return pid->out;}

#define LimitMax(input, max)   \{                          \    if (input > max)       \    {                      \        input = max;       \    }                      \    else if (input < -max) \    {                      \        input = -max;      \    }                      \}

void PID_clear(pid_type_def *pid){    if (pid == NULL)    {        return;    }    //当前误差清零    pid->error[0] = pid->error[1] = pid->error[2] = 0.0f;    //微分项清零    pid->Dbuf[0] = pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[2] = 0.0f;    //输出清零    pid->out = pid->Pout = pid->Iout = pid->Dout = 0.0f;    //目标值和当前值清零    pid->fdb = pid->set = 0.0f;}