為什么要多環

單環只能單一控制速度或者位置，如果想要同時控制多個量如速度，位置，角度，就需要多個PID

• 速度環一般PI控制，位置環一般PD

程序

主函數

/*定義內環變量*/
float InnerTarget, InnerActual, InnerOut;
float InnerKp = 值, InnerKi = 值, InnerKd = 值;
float InnerError0, InnerError1, InnerErrorInt;/*定義外環變量*/
float OuterTarget, OuterActual, OuterOut;
float OuterKp = 值, OuterKi = 值, OuterKd = 值;
float OuterError0, OuterError1, OuterErrorInt;int main(void)
{Timer_Init();while (1){/*用戶在此處根據需求寫入外環PID控制器的目標值*/OuterTarget = 用戶指定的一個值;}
}

內環

void TIM2_IRQHandler(void)
{static uint64_t Count1, Count2;if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){Count1 ++;if (Count1 >= 內環調控時間){Count1 = 0;/*內環每隔時間T1，程序執行到這里一次*//*執行內環PID控制*/InnerActual = 讀取內環實際值();InnerError1 = InnerError0;InnerError0 = InnerTarget - InnerActual;InnerErrorInt += InnerError0;InnerOut = InnerKp * InnerError0+ InnerKi * InnerErrorInt+ InnerKd * (InnerError0 - InnerError1);if (InnerOut > 上限) {InnerOut = 上限;}if (InnerOut < 下限) {InnerOut = 下限;}/*內環PID的輸出值作用于執行器*/輸出至被控對象(InnerOut);}}
}

外環

外環調控周期要大于等于內環，具體周期給多少，要不斷嘗試

Count2 ++;
if (Count2 >= 外環調控時間)
{Count2 = 0;/*外環每隔時間T2，程序執行到這里一次*//*執行外環PID控制*/OuterActual = 讀取外環實際值();OuterError1 = OuterError0;OuterError0 = OuterTarget - OuterActual;OuterErrorInt += OuterError0;OuterOut = OuterKp * OuterError0+ OuterKi * OuterErrorInt+ OuterKd * (OuterError0 - OuterError1);if (OuterOut > 上限) {OuterOut = 上限;}if (OuterOut < 下限) {OuterOut = 下限;}/*外環PID的輸出值作用于內環PID的目標值*/InnerTarget = OuterOut;
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);

雙環PID調參

• 參數越大，響應越快，但會出現抖動；參數越小，響應越慢，但更加平滑，需要自己取舍
• 同時調節內環和外環是不可行的
• 因為內環可以獨立工作，我們要先調內環（要把外環給注釋調），內環調好了，在內環的基礎上調節外環

內環

Kp調法

• 先讓出現抖動，再減小使抖動消失

Ki調法

• 與Kp類似
• 先讓出現抖動，再減小使抖動消失

外環

Kp

外環Kp不用怕超調，直接調到抖動再減小，用Kd減少超調

以一定速度到達指定位置

不能使innertarget=目標速度
正確做法是更改限幅，速度要小限幅就小

封裝

typedef struct {float Target;float Actual;float Out;float Kp;float Ki;float Kd;float Error0;float Error1;float ErrorInt;float OutMax;float OutMin;
} PID_t;

初始化賦值方法

   PID_t Inner = {.Kp = 0.3,.Ki = 0.3,.Kd = 0,.OutMax = 100,.OutMin = -100};

```c
void PID_Update(PID_t *p)
{p->Error1 = p->Error0;p->Error0 = p->Target - p->Actual;if (p->Ki != 0){p->ErrorInt += p->Error0;}else{p->ErrorInt = 0;}p->Out = p->Kp * p->Error0+ p->Ki * p->ErrorInt+ p->Kd * (p->Error0 - p->Error1);if (p->Out > p->OutMax) {p->Out = p->OutMax;}if (p->Out < p->OutMin) {p->Out = p->OutMin;}
}