PI控制是一种广泛应用于控制系统中的策略,用于调整系统的输出以使其接近期望值。以下是关于如何为不同系统实现PI控制的编程指南:
数字PI控制器(电机速度控制)
```c
include
struct PID {
float Kp, Ki, Kd;
float Actualspeed, Err, Err_last;
float Setspeed;
};
void PI_controller(struct PID *pid, float Setpoint, float测量值速度) {
pid->Err = Setpoint - 测量值速度;
pid->Err_last = pid->Err;
pid->Actualspeed += pid->Err;
pid->Err = Setpoint - pid->Actualspeed;
pid->Kp *= 测量值速度;
pid->Ki += pid->Err;
pid->Kd *= 测量值速度;
}
int main() {
struct PID pid = {
.Kp = 1.0,
.Ki = 0.1,
.Kd = 0.01,
.Setspeed = 100.0,
.Actualspeed = 0.0,
.Err = 0.0,
.Err_last = 0.0
};
float测量值速度 = 0.0;
float time_step = 0.01; // 采样时间
while (1) {
PI_controller(&pid, pid.Setspeed, 测量值速度);
// 应用PID控制输出
float control_output = pid.Actualspeed;
// 更新测量值速度(这里假设测量值速度是时间步长的函数)
测量值速度 = fmod(测量值速度 + control_output * time_step, 2 * M_PI);
// 打印控制输出和误差
printf("Control Output: %.2f, Error: %.2f\n", control_output, pid.Err);
// 延时
usleep(100000); // 100 ms
}
return 0;
}
```
数控编程中的PI控制
在数控编程中,PI参数用于控制机床进行圆形轨迹的插补运动。以下是一个使用PI参数进行圆弧插补的数控程序示例:
```gcode
G02 X10 Y10 R5
```
这条指令表示从当前位置开始绘制一个半径为5的顺时针圆弧,终点为X轴坐标为10,Y轴坐标为10的点。通过调整PI参数(P和I),可以改变圆弧的大小和形状。
基于树莓派的Pi编程
```python
import RPi.GPIO as GPIO
import time
设置GPIO引脚
GPIO_PIN = 18
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(GPIO_PIN, GPIO.OUT)
控制电机
def control_motor(speed):
GPIO.output(GPIO_PIN, speed > 0)
time.sleep(speed)
GPIO.output(GPIO_PIN, 0)
主循环
try:
while True:
for speed in range(0, 101, 10):
control_motor(speed)
time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.cleanup()
```
这个示例使用Python的RPi.GPIO库控制连接到GPIO_PIN的电机,通过改变`speed`变量的值来控制电机的速度。
增量式PID控制