多环串级PID

为什么要多环

单环只能单一控制速度或者位置，如果想要同时控制多个量如速度，位置，角度，就需要多个PID

• 速度环一般PI控制，位置环一般PD

程序

主函数

/*定义内环变量*/
float InnerTarget, InnerActual, InnerOut;
float InnerKp = 值, InnerKi = 值, InnerKd = 值;
float InnerError0, InnerError1, InnerErrorInt;/*定义外环变量*/
float OuterTarget, OuterActual, OuterOut;
float OuterKp = 值, OuterKi = 值, OuterKd = 值;
float OuterError0, OuterError1, OuterErrorInt;int main(void)
{Timer_Init();while (1){/*用户在此处根据需求写入外环PID控制器的目标值*/OuterTarget = 用户指定的一个值;}
}

内环

void TIM2_IRQHandler(void)
{static uint64_t Count1, Count2;if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){Count1 ++;if (Count1 >= 内环调控时间){Count1 = 0;/*内环每隔时间T1，程序执行到这里一次*//*执行内环PID控制*/InnerActual = 读取内环实际值();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;}/*内环PID的输出值作用于执行器*/输出至被控对象(InnerOut);}}
}

外环

外环调控周期要大于等于内环，具体周期给多少，要不断尝试

Count2 ++;
if (Count2 >= 外环调控时间)
{Count2 = 0;/*外环每隔时间T2，程序执行到这里一次*//*执行外环PID控制*/OuterActual = 读取外环实际值();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;}/*外环PID的输出值作用于内环PID的目标值*/InnerTarget = OuterOut;
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);

双环PID调参

• 参数越大，响应越快，但会出现抖动；参数越小，响应越慢，但更加平滑，需要自己取舍
• 同时调节内环和外环是不可行的
• 因为内环可以独立工作，我们要先调内环（要把外环给注释调），内环调好了，在内环的基础上调节外环

内环

Kp调法

• 先让出现抖动，再减小使抖动消失

Ki调法

• 与Kp类似
• 先让出现抖动，再减小使抖动消失

外环

Kp

外环Kp不用怕超调，直接调到抖动再减小，用Kd减少超调

以一定速度到达指定位置

不能使innertarget=目标速度
正确做法是更改限幅，速度要小限幅就小

封装

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;

初始化赋值方法

   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;}
}