програмування циклів PID в C

Я інженер-електрик, який був своєрідним поштовхом до цифрового світу і навчаюсь, як іду. Я програмую процесор TI, щоб зробити цикл PID (пропорційно-інтегрально-похідне) , проілюстрований цією схемою:

Я також опишу це:

Негативний зворотний зв'язок зворотного зв'язку з неінвертованим терміналом заземлений. Вхід через негативний термінал. Шлейф зворотного зв'язку - це схема серії RE паралельно резистору і все, що паралельно з кришкою.

Хто-небудь має ідею, як перетворити цю схему в код C? Я трохи не в своєму елементі з цього приводу і можу скористатися допомогою.

Схема

Гаразд, я просто створив обліковий запис тут, коли побачив це питання. Я не в змозі відредагувати ваше запитання, щоб я міг виправити друкарські помилки. Я вважаю, ви мали на увазі схему серії RC паралельно замість RE (якщо це так, я не маю жодної підказки, що це означає)

Схоже, аналогова схема, яку ви хочете змоделювати за допомогою C, виглядає приблизно так

                         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 id 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.

(Я не міг протистояти своєму бажанню намалювати це, оскільки хотів розповісти, як інженери-електрики / електроніка використовували для спілкування на форумах та електронних листах без зображень ... і чому ми просто любимо кур'єрський шрифт фіксованої ширини)

Я мушу визнати, що схему, яку ви використовуєте, просто налаштувати, але вона є дуже складною з математичної точки зору, коли мова йде про налаштування пропорційних, інтегральних та похідних констант системи на потрібне значення окремо, неможливо.

Я настійно пропоную використовувати схему з цього джерела для вивчення.

Незважаючи на те, що трохи налаштовувати, математично його набагато простіше проаналізувати, оскільки ви можете безпосередньо пов'язати його зі стандартною математичною формою замість ідеальної.

Нарешті, Vout іде контролювати двигун або все, що потрібно контролювати. І Він - змінна напруга Процесу.

Перш ніж намочити ноги в С (море?)

Я припускаю, що ви читаєте сигнали від якогось аналогового до цифрового перетворювача. Якщо ні, то вам доведеться імітувати сигнал як вхід.

Якщо ми використовуємо стандартну форму,

Якщо припустити, що час роботи циклу досить малий (повільний процес), ми можемо використовувати наступну функцію для обчислення виходу,

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

де

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.

де спочатку 'der' та 'int' дорівнювали б нулю. Якщо ви використовуєте функцію затримки в коді, щоб настроїти частоту циклу, щоб сказати, 1 КГц, то ваш dt складе 0,001 секунди.

Малювання в С

Я знайшов цей чудовий код для PID в C, хоча він не охоплює всіх його аспектів, тим не менш, він хороший.

//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.
}

Якщо ми візьмемо повільний процес, тоді ми можемо використовувати нижчу частоту, таку, що час виконання коду dt >>> для одиночного циклу (набагато більше, ніж). У таких випадках ми можемо усунути таймер і використовувати замість нього функцію затримки.