C++中的PID控制器和传递函数答案

【问题标题】：PID controller and transfer function in C++C++中的PID控制器和传递函数
【发布时间】：2018-04-25 08:19:22
【问题描述】：

我有一个在 simulink 中工作的 PID 控制器，但我想将它传递给 C++ 代码。我找到了如何使用代码制作 PID，如下所示：

error = input - refeed;
iError += error * sampleTime;
dError = (error - lastError)/ sampleTime;
//PID Function
output = Kp * error + Ki * iError + Kd * dError;
refeed = output;
lastError = error;

但是，这是我在研究中得到的唯一明确的东西。

我需要知道下一步是什么，我已经离散化了传递函数，但我不确定我应该如何处理“z”参数、时间……

是否可以手动将 PID 控制器传递给 C++？怎么样？

【问题讨论】：

标签： c++ transfer-function pid-controller

【解决方案1】：

Temperature Control Lab 将来自 Python 的 PID 输出传递到通过串行 USB 接口运行 C++ 代码的 Arduino。如果您可以为应用程序创建接口，则使用 Python 绘制值比使用 C++ 更容易。 GitHub源代码是here。

【讨论】：

如果您需要添加离散时间传递函数模型来与 PID 响应进行比较，您可以使用时间序列模型，其中每个 z^-1、z^-2、z^-3 等是该变量后退的时间步数。 apmonitor.com/wiki/index.php/Apps/ARXTimeSeries

【解决方案2】：

对于数字控制系统，您需要在每个采样时间对数据进行采样并执行控制器。 z 变换将连续系统转换为离散系统。
例如，如果您的采样时间为“1”，您可以如下表示一个简单的时间序列模型，

y(t) = a1*u(t-1) + a2*u(t-2)
--> y(t) = a1*z^-1*u(t) + a2*z^-2*u(t)
--> y(t) = A(z)u(t)，其中 A(z) = a1*z^-1 + a2*z^-2
a1, a2 = FIR 系数

但是，此时移运算符“z^-1”并未出现在您的代码中。它通过您的采样时间和 FOR 或 DO 循环隐式表达，具体取决于您使用的语言。请参阅 PID 控制器速度形式的 python 代码。速度形式更容易实现，因为您不必担心防复位结束的额外逻辑。

for i in range(1, ns):  #ns = simulation time
    # PID Velocity form
    e[i] = sp[i] - pv[i]
    P[i] = Kc * (e[i] - e[i-1])
    I[i] = Kc*delta_t/tauI * (e[i])
    D[i] = Kc*tauD/delta_t * (pv[i] - 2*(pv[i-1]) + pv[i-2])
    op[i] = op[i-1] + P[i] + I[i] + D[i]
    if op[i] < oplo or op[i] > ophi:
        # clip output
        op[i] = max(oplo,min(ophi,op[i]))

您还可以在以下链接中找到使用 GEKKO 包的 PID 控制器示例。

https://apmonitor.com/wiki/index.php/Main/GekkoPythonOptimization

【讨论】：

【解决方案3】：

是的，这是可能的。你有没有考虑过使用别人的代码？还是你想自己写？如果您使用已经编写好的代码没有问题，请查看 Github。它有很多PID项目。例如PID-controller。它有一个使用示例，您只需传入您的 p、i 和 d 参数（您已经从 Matlab 获得）。

祝你好运！

【讨论】：

我检查了您传递给我的链接，它与我的代码相似。但我想要的是输出图，当你用传递函数编译 PID 时，你可以在 Matlab 中获得输出图，这是随着时间的推移输出值的示例。但是感谢您的宝贵时间！
当然没问题！我想你可以找到一个库来制作图表，对吧？我认为 Boost 有一个图形库，但我从未使用过它。

【解决方案4】：

基本上，您应该将值发送到某个地方。通读 cmets，您想及时绘制输出变量图，所以我想您最好的选择（也是更简单的方法）是使用 gnuplot。

基本上就是把数据输出到一个文本文件中，然后用gnuplot显示出来。

【讨论】：