pid算法C语言实现 (pid算法c程序)

在操作系统中，PID（进程标识符）是用来标识每个进程的唯一编号。PID算法在C语言中的实现是非常重要的，它能够帮助我们管理和监控进程，确保系统的正常运行。下面我们将详细分析PID算法在C语言中的实现。

我们需要了解PID算法的基本原理。在一个典型的操作系统中，每个进程都有一个唯一的PID，它是一个整数值。PID算法的主要任务是为新创建的进程分配一个未被使用过的PID，并在进程终止时释放该PID，以便其他进程可以使用。

在C语言中，我们可以使用以下方式来实现PID算法：

1. 定义一个数据结构来保存PID信息，通常包括PID的取值范围、已分配的PID列表和未分配的PID列表。
2. 初始化PID信息结构，将未使用的PID加入未分配的PID列表。
3. 当需要为新进程分配PID时，从未分配的PID列表中取出一个PID，并将其分配给新进程。
4. 当进程终止时，将其PID释放，并将其放回未分配的PID列表中。

通过以上步骤，我们可以实现一个简单但有效的PID算法。在实际的操作系统中，PID的管理可能更加复杂，因为需要考虑并发访问、PID重用、PID唯一性等问题。

在实际应用中，PID算法的实现不仅仅是简单地分配和释放PID，还需要考虑以下因素：

1. 并发访问：在多进程环境下，多个进程可能同时请求分配或释放PID，因此需要考虑如何确保PID的原子性操作。
2. PID重用：当进程终止时，其PID可以被下一个新进程重用。因此，需要确保在分配PID时不会分配已经被使用过的PID。
3. PID唯一性：每个进程的PID必须是唯一的，否则会导致系统混乱。因此，需要确保分配的PID不会重复。

为了更好地管理PID，操作系统通常会提供一些系统调用来处理PID的分配和释放。例如，在Linux系统中，可以使用系统调用fork()来创建子进程，系统会自动为子进程分配一个新的PID。还可以使用系统调用waitpid()来等待子进程的终止，并释放其PID。

PID算法在C语言中的实现是操作系统中非常重要的一部分。通过合理地管理PID，我们可以确保系统的稳定性和可靠性。在实际开发中，需要综合考虑并发访问、PID重用和PID唯一性等因素，以确保PID的分配和释放是正确有效的。

PID算法的C语言实现

基本流程

积分环节：主要是用来消除 静差 （系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累积的过程，把累积的误差加到原来系统上以抵消系统造成的静差）

微分环节：反映了偏差信号的变化规律，根据偏差信号的变化规律来进行超前调节，从而增加系统的快速性

对上述公式进行离散化（采样）：两个公式

增量型PID:

通过增量型PID公式可以看出，最终表达结果和最近三次的偏差有关，最终输出结果应该为：

首先定义结构变量体：

然后初始化变量

最后编写控制算法

基本算法，没有考虑死区问题，没有设定上下限

在启动、结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分积累，导致控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，从而引起较大的超调，甚至是振荡。

为了克服这个问题，引入积分分离的概念，即当被控量和设定值偏差较大时，取消积分作用；当被控量接近设定值时，引入积分控制，以消除静差，提高精度。

abs ：绝对值

令index=0使积分环节失效

积分饱和现象：如果系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致执行机构达到极限位置。此时计算器输出量超出正常运行范围而进入饱和区，一旦系统出现反向偏差，输出量将逐渐从饱和区退出，进入饱和区越深则退出饱和区时间越长，在这段时间里，执行机构仍然停留在极限位置而不随偏差反向而立即做出相应改变，造成性能恶化。

采用梯形积分能够减小余差，提高精度

改变积分系数，若偏差大，积分作用减弱，系数减小；若偏差小，积分作用增强，系数增大。

变积分PID的基本思想是设法改变积分项的累加速度，使其与偏差大小对应。

使整个系统的稳定速度非常快

比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度提高系统的调节精度

积分系数Ki的作用是消除系统的稳态误差

微分系数Kd的作用是改善系统的动态特性

反应系统性能的两个参数是系统误差和误差变化律

8位单片机PID控制PWM的算法如何实现，C语言计算？

PID控制在8位单片机中仍然有广泛的应用，比如温度控制，利用比例、积分、微分补偿来做恒温补偿控制，当然由于有这些数学处理，用C语言相对方便一些，以下是一个具体的实例。

struct PID {

unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value

unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const

unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const

unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const

unsigned int LastError; // Error[-1]

unsigned int PrevError; // Error[-2]

unsigned int SumError; // Sums of Errors

struct PID spid; // PID Control Structure

unsigned int rout; // PID Response (Output)

unsigned int rin; // PID Feedback (Input)

sbit cellpadding=0 cellspacing=0> 1

温度控制的PID算法的C语言程序

//PID算法温控C语言2008-08-17 18:58#include<reg51.h> #include<intrins.h> #include<math.h> #include<string.h> struct PID { unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const unsigned int LastError; // Error[-1] unsigned int PrevError; // Error[-2] unsigned int SumError; // Sums of Errors }; struct PID spid; // PID Control Structure unsigned int rout; // PID Response (Output) unsigned int rin; // PID Feedback (Input) sbit data1=P1^0; sbit clk=P1^1; sbit plus=P2^0; sbit subs=P2^1; sbit stop=P2^2; sbit output=P3^4; sbit DQ=P3^3; unsigned char flag,flag_1=0; unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比调节参数 unsigned char set_temper=35; unsigned char temper; unsigned char i; unsigned char j=0; unsigned int s; /*********************************************************** 延时子程序,延时时间以12M晶振为准,延时时间为30us×time ***********************************************************/ void delay(unsigned char time) { unsigned char m,n; for(n=0;n<time;n++) for(m=0;m<2;m++){} } /*********************************************************** 写一位数据子程序 ***********************************************************/ void write_bit(unsigned char bitval) { EA=0; DQ=0; /*拉低DQ以开始一个写时序*/ if(bitval==1) { _nop_(); DQ=1; /*如要写1，则将总线置高*/ } delay(5); /*延时90us供DA18B20采样*/ DQ=1; /*释放DQ总线*/ _nop_(); _nop_(); EA=1; } /*********************************************************** 写一字节数据子程序 ***********************************************************/ void write_byte(unsigned char val) { unsigned char i; unsigned char temp; EA=0; /*关中断*/TR0=0; for(i=0;i<8;i++) /*写一字节数据，一次写一位*/ { temp=val>>i; /*移位操作，将本次要写的位移到最低位*/ temp=temp&1; write_bit(temp); /*向总线写该位*/ } delay(7); /*延时120us后*/ // TR0=1; EA=1; /*开中断*/} /*********************************************************** 读一位数据子程序 ***********************************************************/ unsigned char read_bit() { unsigned char i,value_bit; EA=0; DQ=0; /*拉低DQ，开始读时序*/ _nop_(); _nop_(); DQ=1; /*释放总线*/ for(i=0;i<2;i++){} value_bit=DQ; EA=1; return(value_bit); } /*********************************************************** 读一字节数据子程序 ***********************************************************/ unsigned char read_byte() { unsigned char i,value=0; EA=0; for(i=0;i<8;i++) { if(read_bit()) /*读一字节数据，一个时序中读一次，并作移位处理*/ value|=0x01<<i; delay(4); /*延时80us以完成此次都时序，之后再读下一数据*/ } EA=1; return(value); } /*********************************************************** 复位子程序 ***********************************************************/ unsigned char reset() { unsigned char presence; EA=0; DQ=0; /*拉低DQ总线开始复位*/ delay(30); /*保持低电平480us*/ DQ=1; /*释放总线*/ delay(3); presence=DQ; /*获取应答信号*/ delay(28); /*延时以完成整个时序*/ EA=1; return(presence); /*返回应答信号，有芯片应答返回0,无芯片则返回1*/ } /*********************************************************** 获取温度子程序 ***********************************************************/ void get_temper() { unsigned char i,j; do { i=reset(); /*复位*/ }while(i!=0); /*1为无反馈信号*/ i=0xcc; /*发送设备定位命令*/ write_byte(i); i=0x44; /*发送开始转换命令*/ write_byte(i); delay(180); /*延时*/ do { i=reset(); /*复位*/ }while(i!=0); i=0xcc; /*设备定位*/ write_byte(i); i=0xbe; /*读出缓冲区内容*/ write_byte(i); j=read_byte(); i=read_byte(); i=(i<<4)&0x7f; s=(unsigned int)(j&0x0f); s=(s*100)/16; j=j>>4; temper=i|j; /*获取的温度放在temper中*/ } /*==================================================================================================== Initialize PID Structure =====================================================================================================*/ void PIDInit (struct PID *pp) { memset ( pp,0,sizeof(struct PID)); } /*==================================================================================================== PID计算部分 =====================================================================================================*/ unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) { unsigned int dError,Error; Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差 pp->SumError += Error; // 积分 dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分 pp->PrevError = pp->LastError; pp->LastError = Error; return (pp->Proportion * Error//比例+ pp->Integral * pp->SumError//积分项+ pp->Derivative * dError); // 微分项 } /*********************************************************** 温度比较处理子程序 ***********************************************************/ compare_temper() { unsigned char i; if(set_temper>temper) { if(set_temper-temper>1) { high_time=100; low_time=0; } else { for(i=0;i<10;i++) { get_temper(); rin = s; // Read Input rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation } if (high_time<=100) high_time=(unsigned char)(rout/800); else high_time=100; low_time= (100-high_time); } } else if(set_temper<=temper) { if(temper-set_temper>0) { high_time=0; low_time=100; } else { for(i=0;i<10;i++) { get_temper(); rin = s; // Read Input rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation } if (high_time<100) high_time=(unsigned char)(rout/); else high_time=0; low_time= (100-high_time); } } // else // {} } /***************************************************** T0中断服务子程序，用于控制电平的翻转 ,40us*100=4ms周期 ******************************************************/ void serve_T0() interrupt 1 using 1 { if(++count<=(high_time)) output=1; else if(count<=100) { output=0; } else count=0; TH0=0x2f; TL0=0xe0; } /***************************************************** 串行口中断服务程序，用于上位机通讯 ******************************************************/ void serve_sio() interrupt 4 using 2 { /* EA=0; RI=0; i=SBUF; if(i==2) { while(RI==0){} RI=0; set_temper=SBUF; SBUF=0x02; while(TI==0){} TI=0; } else if(i==3) { TI=0; SBUF=temper; while(TI==0){} TI=0; } EA=1; */ } void disp_1(unsigned char disp_num1[6]) { unsigned char n,a,m; for(n=0;n<6;n++) { // k=disp_num1[n]; for(a=0;a<8;a++) { clk=0; m=(disp_num1[n]&1); disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1; if(m==1) data1=1; else data1=0; _nop_(); clk=1; _nop_(); } } } /***************************************************** 显示子程序 功能：将占空比温度转化为单个字符，显示占空比和测得到的温度 ******************************************************/ void display() { unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6}; unsigned char disp_num[6]; unsigned int k,k1; k=high_time; k=k%1000; k1=k/100; if(k1==0) disp_num[0]=0; else disp_num[0]=0x60; k=k%100; disp_num[1]=number[k/10]; disp_num[2]=number[k%10]; k=temper; k=k%100; disp_num[3]=number[k/10]; disp_num[4]=number[k%10]+1; disp_num[5]=number[s/10]; disp_1(disp_num); } /*********************************************************** 主程序 ***********************************************************/ main() { unsigned char z; unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0; unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2}; TMOD=0x21; TH0=0x2f; TL0=0x40; SCON=0x50; PCON=0x00; TH1=0xfd; TL1=0xfd; PS=1; EA=1; EX1=0; ET0=1; ES=1; TR0=1; TR1=1; high_time=50; low_time=50; PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure = 10; // Set PID Coefficients = 8; =6; = 100; // Set PID Setpoint while(1) { if(plus==0) { EA=0; for(a=0;a<5;a++) for(b=0;b<102;b++){} if(plus==0) { set_temper++; flag=0; } } else if(subs==0) { for(a=0;a<5;a++) for(b=0;a<102;b++){} if(subs==0) { set_temper--; flag=0; } } else if(stop==0) { for(a=0;a<5;a++) for(b=0;b<102;b++){} if(stop==0) { flag=0; break; } EA=1; } get_temper(); b=temper; if(flag_2==1) a=b; if((abs(a-b))>5) temper=a; else temper=b; a=temper; flag_2=0; if(++count1>30) { display(); count1=0; } compare_temper(); } TR0=0; z=1; while(1) { EA=0; if(stop==0) { for(a=0;a<5;a++) for(b=0;b<102;b++){} if(stop==0) disp_1(phil); // break; } EA=1; } } //DS18b20 子程序#include <REG52.H>sbit DQ=P2^1;//定义端口typedef unsigned charbyte;typedef unsigned int word; //延时void delay(word useconds){ for(;useconds>0;useconds--);} //复位byte ow_reset(void){byte presence;DQ=0; //DQ低电平delay(29);//480usDQ=1; //DQ高电平delay(3); //等待presence=DQ; //presence信号delay(25);return(presence);}//0允许，1禁止 //从1-wire总线上读取一个字节byte read_byte(viod){ byte i; byte value=0; for (i=8;i>0;i--) { value>>=1; DQ=0; DQ=1; delay(1); if(DQ)value|=0x80; delay(6);}return(value);}//向1-wire总线上写一个字节void write_byte(char val){ bytei;for (i=8;i>0;i--) //一次写一个字节{ DQ=0; DQ=val&0x01; delay(5); DQ=1; val=val/2;} delay(5); }//读取温度char Read_Temperature(void){ union{byte c[2];int x; }temp; ow_reset(); write_byte(0xcc); write_byte(0xBE); temp.c[1]=read_byte(); temp.c[0]=read_byte(); ow_reset(); write_byte(0xCC); write_byte(0x44); returntemp.x/2;}

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