STM32—PID结构体使用讲解

1、这篇文章的目的

由于本人之前做过的很多项目中，基本上都用到了pid算法，发现pid用起来是真香，不仅算法简单，控制的效果也是很不错的，基本上都能够达到要求。但是随着我做过的项目多了，发现每次做一个新的项目后，总是又回过头来找寻以前写的pid函数，然后又重复的写pid函数调节pid的参数，一次又一次在宏定义上修改这么多参数，真是太麻烦了（本人太懒了）。

既然我们不是学过c语言中的结构体和函数指针吗，能不能用pid结构体保存于pid运算有关的参数数据，用结构体直接保存函数指针，然后在调pid参数和使用函数时直接修改这个结构体，这样多方便啊。

2、整理出来的可以直接使用的函数

(1) pid.c函数

#include "pid.h"//绝对值函数
#define ABS(x)      ((x>0)? x: -x) /*参数初始化--------------------------------------------------------------*/
static void pid_param_init(PID_TypeDef * pid, PID_ID   id,uint16_t maxout,uint16_t intergral_limit,float deadband,uint16_t period,int16_t  max_err,int16_t  target,float    kp, float   ki, float   kd)
{pid->id = id;      pid->ControlPeriod = period;             //没用到pid->DeadBand = deadband;pid->IntegralLimit = intergral_limit;pid->MaxOutput = maxout;pid->Max_Err = max_err;pid->target = target;pid->kp = kp;pid->ki = ki;pid->kd = kd;pid->output = 0;
}/*中途更改参数设定--------------------------------------------------------------*/
static void pid_reset(PID_TypeDef * pid, float kp, float ki, float kd)
{pid->kp = kp;pid->ki = ki;pid->kd = kd;
}/*pid计算-----------------------------------------------------------------------*/
static float pid_calculate(PID_TypeDef* pid, float measure,int16_t target)
{
//  uint32_t time,lasttime;pid->lasttime = pid->thistime;pid->thistime = HAL_GetTick();pid->dtime = pid->thistime-pid->lasttime;pid->measure = measure;pid->target = target;pid->last_err  = pid->err;pid->last_output = pid->output;pid->err = pid->target - pid->measure;//是否进入死区if((ABS(pid->err) > pid->DeadBand)){pid->pout = pid->kp * pid->err;pid->iout += (pid->ki * pid->err);pid->dout =  pid->kd * (pid->err - pid->last_err); //积分是否超出限制if(pid->iout > pid->IntegralLimit)pid->iout = pid->IntegralLimit;if(pid->iout < - pid->IntegralLimit)pid->iout = - pid->IntegralLimit;//pid输出和pid->output = pid->pout + pid->iout + pid->dout;//选择是否滤波？//pid->output = pid->output*0.7f + pid->last_output*0.3f;//输出限幅if(pid->output>pid->MaxOutput)         {pid->output = pid->MaxOutput;}if(pid->output < -(pid->MaxOutput)){pid->output = -(pid->MaxOutput);}}return pid->output;
}/*pid结构体初始化，每一个pid参数需要调用一次--------------------------------------*/
void pid_init(PID_TypeDef* pid)
{pid->f_param_init = pid_param_init;pid->f_pid_reset  = pid_reset;pid->f_cal_pid    = pid_calculate;
}

（2）pid.h函数

#ifndef _PID_H
#define _PID_H#include "stdint.h"//PID优化功能枚举
typedef enum
{PID_Position,PID_Speed
}PID_ID;typedef struct _PID_TypeDef
{PID_ID id;float target;               //目标值float lastNoneZeroTarget;float kp;float ki;float kd;float   measure;            //测量值float   err;               //误差float   last_err;           //上次误差float pout;float iout;float dout;float output;                //本次输出float last_output;            //上次输出float MaxOutput;          //输出限幅float IntegralLimit;      //积分限幅float DeadBand;               //死区（绝对值）float ControlPeriod;     //控制周期float Max_Err;                //最大误差uint32_t thistime;uint32_t lasttime;uint8_t  dtime;   void (*f_param_init)(struct _PID_TypeDef *pid,  //PID参数初始化PID_ID id,uint16_t maxOutput,uint16_t integralLimit,float deadband,uint16_t controlPeriod,int16_t max_err,     int16_t  target,float kp,float ki,float kd
);
//pid三个参数修改
void (*f_pid_reset)(struct _PID_TypeDef *pid, float kp,float ki, float kd);
//pid计算
float (*f_cal_pid)(struct _PID_TypeDef *pid, float measure);
}PID_TypeDef;void pid_init(PID_TypeDef* pid);#endif

（3）pid函数的使用

#include "pid.h"//有几个电机就用几个pid结构体
PID_TypeDef motor_pid[4];//初始化PID参数
static void motor_init(void)
{for(int i=0; i<4; i++){  pid_init(&motor_pid[i]);motor_pid[i].f_param_init(&motor_pid[i],PID_Speed,16384,5000,10,0,8000,0,1.5,0.1,0);//类型id，输出限幅，积分限幅,绝对值，控制周期，最大误差，目标值, p, i, d}
}//对四个电机同时进行pid计算
static void motor_control(int32_t set_spd1,int32_t set_spd2,int32_t set_spd3,int32_t set_spd4)
{//motor_pid[0].target = set_spd1;                                                                                             motor_pid[0].f_cal_pid(&motor_pid[0],now_speed_1,set_spd1);//PID计算                                                                                          motor_pid[1].f_cal_pid(&motor_pid[1],now_speed_2,set_spd2);//PID计算                                                                              motor_pid[2].f_cal_pid(&motor_pid[2],now_speed_3,set_spd3);//PID计算      motor_pid[3].f_cal_pid(&motor_pid[3],now_speed_4,set_spd4);//PID计算//将PID的计算结果 motor_pid[0].output 控制电机osDelay(10);      //PID控制频率100HZ
}

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