PID控制器中，各环节的作用及优缺点，PID算法的程序实现嵌入式liuxianfei0810的博客-

PID调节器：
在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。（摘自百度）

1 比例调节作用：
是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

2 积分调节作用：
是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。

3 微分调节作用：
微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。所以可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。

PID简化框图如下：

PID表达式：

MCU能处理的信号是数字信号，且我们使用增量式PID算法，经过PID算法处理后将其偏差转化为相应的PWM从而去控制电机，温度等，最终实现温度的恒定或电机转速恒定等（闭环控制系统）。

增量式PID算法：


（摘自我的毕业论文）
程序实现：
PID.C文件

#include "pid.h" #include "relay.h"  PID pid; /* 函数功能：初始化相应的PID参数 参数：    无 返回值：  无 注：此参数设置好后，通过24c02断电保存，此处直接初始化使用 */ void Set_PID_Init(void) {  pid.Kp=200;//比例系数  200  pid.SV=0;//用户设定目标温度：0度  pid.T=1000;//500ms采样一次 PID计算周期--多久采样一次      1000  pid.Td=20;//微分常数 20  pid.Ti=1200;//积分常数 1200  pid.OUT0=0;//默认初始值0   pid.Ek=0; //本次偏差=用户设定值-传感器返回值  pid.Eklast=0;//上一次偏差  pid.Eklastlast=0;//上上一次偏差  pid.SEK=0;//历史偏差  pid.Calc_Time=0;//计算周期比较值 } /* 函数功能：PID计算 参数：    无 返回值：  无 注：      增量式PID 输出的是增量(将增量加至PWM)，公式如下： delOUT=Kp*(Ek-Eklast)+Kp*T/Ti*Ek+Kp*Td/T*(Ek-2*Eklast+Eklastlast) */ void PID_Calc_Handler_Incremental(void) { float delEk;//本次的偏差-上次偏差 float Ki;//Kp*T/Ti float Kd;//Kp*Td/T float Iout;//积分输出 float Pout;//比例输出 float Dout;//微分输出 if(pid.Calc_Time<pid.T)//计算周期未到 { return ; }  pid.Ek=pid.SV-pid.Pv;//当前偏差值 设定值-传感器返回值  delEk=pid.Ek-pid.Eklast;//本次偏差   Ki=pid.Kp*pid.T/pid.Ti;//积分系数  Kd=pid.Kp*pid.Td/pid.T;//微分系数  Iout=Ki*pid.Ek;//积分输出  Dout=Kd*(pid.Ek-2*pid.Eklast+pid.Eklastlast);//微分输出  Pout=pid.Kp*delEk;//比例输出  pid.OUT=Pout+Iout+Dout+pid.OUT0;//本次的计算结果，即输出的PWM脉宽 //pid输出规避，设置的PWM周期为500 2khz  if(pid.OUT>999) { SET_Duty_Cycle_Fan(100); SET_Duty_Cycle_Heat(999); } else if(pid.OUT>0&&pid.OUT<999) { SET_Duty_Cycle_Fan(1000-pid.OUT); SET_Duty_Cycle_Heat(999); } else if((pid.OUT>=-999)&&(pid.OUT<0)) { SET_Duty_Cycle_Fan(999); SET_Duty_Cycle_Heat(1000+pid.OUT); } else if(pid.OUT<-999) { SET_Duty_Cycle_Fan(999); SET_Duty_Cycle_Heat(100); } else { SET_Duty_Cycle_Fan(999); SET_Duty_Cycle_Heat(999); } //更新偏差  pid.Eklastlast=pid.Eklast;  pid.Eklast=pid.Ek;   pid.Calc_Time=0; } 

PID.H文件

#ifndef __PID_H #define __PID_H #include "sys.h" #include "delay.h" #include "relay.h" #define PIDMode 1//0:位置式pid 1:增量式pid typedef struct { float SV;//用户设定值 float Pv;//当前传感器传回的值 float Kp;//比例系数 float T;//PID计算周期--多久采样一次 float Ti;//积分常数 float Td;//微分常数 float Ek; //本次偏差 float Eklast;//上一次偏差 float Eklastlast;//上上一次偏差 float SEK;//历史偏差之和 float OUT0;//初值 float OUT;//本次应该输出的值    u16 Calc_Time;//经历的时间 }PID; extern PID pid; void Set_PID_Init(void); #if (PIDMode) void PID_Calc_Handler_Incremental(void); #else void PID_Calc_Handler_Positional(void); #endif #endif