将电路转换为C

Question

有人知道如何将前馈运算放大器PID循环转换为C代码吗？我正试着做这样的转换，老实说，我不知道从哪里开始。我可以通过ADC获得所有的输入值，电压，电流，任何东西，但是编码一个前馈PID对我来说是一个新的东西。有什么想法吗？

Answer 1

对于非线性控制系统，您正在谈论用软件取代硬件。我想你唯一的希望就是写一个硬件的模拟。

我对PID一无所知，但我在谷歌上快速搜索一下就发现了：

http://www.cds.caltech.edu/~murray/books/AM05/pdf/am06-pid_16Sep06.pdf

它具有描述理想PID控制系统的方程式和图表。您可以从编写实现这些等式的代码开始。

在我考虑了一下你的问题后，我觉得这可能是一个常见的问题。我在谷歌上搜索了“离散PID控制器仿真”，找到了Simulink、Matlab和Python的答案，以及更多的书籍参考。

您可能希望从Python菜谱开始。使用Python比使用C更容易、更快，如果您使用SciPy，您可以绘制结果并确保获得您想要的数字。一旦你让它在Python中工作，如果需要的话，可以移植到C。

http://code.activestate.com/recipes/577231-discrete-pid-controller/

Answer 2

巡回赛

你想用C语言模拟的模拟电路看起来像这样

                         Ci
                  |------| |--------------|
                  |           Rp          |
                  |----/\/\/\/\-----------|
                  |          Rd    Cd     |
           Rf     |----/\/\/\---| |-------|
Vin o----/\/\/\---|                       |
                  |    |\                 |
                  |    | \                |
                  |----|- \               | 
                       |   \              |
                       |    \-------------|---------o  Vout
                       |    /
                       |   /
                       |+ /
                   ----| /
                  |    |/
                  |
                  |
               ___|___ GND
                _____
                 ___
                  _

LEGEND:
  Vin is the input signal.
  Vout is the Output.
  Rp controls the propotional term ( P in PID) 
  Ci controls the Integral term ( I in PID)
  Rd and Cd controls the differential term ( D in PID)
  Rf is the gain control, which is common to all of the above controllers.

我强烈建议您使用this source中的电路进行学习。

​

尽管设置起来有点繁琐，但在数学上分析起来要简单得多，因为你可以直接将它与标准数学形式联系起来，而不是理想的数学形式。

最后，Vout去控制马达或任何需要控制的东西。Vin是过程变量电压。

在你涉足C(海？)

我假设你正在读取来自某种模数转换器的信号。如果不是，那么您将不得不将该信号模拟为输入。

如果我们使用Standard form，

​

​

假设循环运行时间足够小(一个缓慢的进程)，我们可以使用以下函数来计算输出，

PIDoutput = Kp * err + (Ki * int * dt) + (Kd * der /dt);

哪里

Kp = Proptional Constant.
Ki = Integral Constant.
Kd = Derivative Constant.
err = Expected Output - Actual Output ie. error;
int  = int from previous loop + err; ( i.e. integral error )
der  = err - err from previous loop; ( i.e. differential error)
dt = execution time of loop.

其中，初始'der‘和'int’应该是零。如果在代码中使用延迟函数将循环频率调优为1 KHz，那么dt将为0.001秒。

现在前馈系统的输出将是，

FeedForwardOutput = Kf * Vin;

其中Kf =前馈系统的比例常数。

因此，我们的具有PID控制器的前馈系统的总输出将是，

Output = FeedForwardOutput + PIDoutput;

查看此link以进一步了解具有PID控制器的前馈系统。

用C语言绘图

我发现this是用C语言编写的很好的PID代码，尽管它没有涵盖它的所有方面，但它仍然是一个很好的代码。

//get value of setpoint from user
while(1){
  // reset Timer
  // write code to escape loop on receiving a keyboard interrupt.
  // read the value of Vin from ADC ( Analogue to digital converter).
  // Calculate the output using the formula discussed previously.
  // Apply the calculated outpout to DAC ( digital to analogue converter).
  // wait till the Timer reach 'dt' seconds.
}

如果我们采用较慢的进程，那么我们可以使用较低的频率，以便dt >>>代码执行单循环的时间(远远大于)。在这种情况下，我们可以不使用计时器，而使用延迟函数。