Ziegler-Nichols法则温度自整定PID控制，用C语言实现

以下是一个基于Ziegler-Nichols法则的温度自整定PID控制的C语言实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#define Kp 0.0  // 初始PID控制参数
#define Ki 0.0
#define Kd 0.0

// 设置控制参数
void set_pid_params(double kp, double ki, double kd) {
    Kp = kp;
    Ki = ki;
    Kd = kd;
}

// 计算控制输出
double calculate_output(double error, double prev_error, double integral) {
    double derivative = error - prev_error;
    return Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;
}

// 计算温度
double calculate_temperature(double output, double temperature, double ambient_temperature) {
    double gain = 0.1;  // 系统增益
    double heat_capacity = 50.0;  // 系统热容
    double time_constant = 10.0;  // 系统时间常数
    double delta_t = 0.1;  // 时间间隔
    double temperature_change = (gain * output - (temperature - ambient_temperature)) / heat_capacity;
    return temperature + temperature_change * delta_t;
}

// Ziegler-Nichols法则自整定PID控制
void ziegler_nichols_auto_tuning(double *kp, double *ki, double *kd) {
    double ambient_temperature = 25.0;  // 环境温度
    double set_point = 100.0;  // 设定温度
    double prev_error = 0.0;  // 上一次的误差
    double integral = 0.0;  // 积分项
    double output = 0.0;  // 控制输出
    double temperature = ambient_temperature;  // 当前温度

    // 首先进行开环试验，求出系统的临界增益Kc和临界周期Tc
    double kc = 0.0;
    double tc = 0.0;
    double delta_output = 10.0;
    int sign = 1;
    while (1) {
        if (output >= 100.0) {
            sign = -1;
        } else if (output <= 0.0) {
            sign = 1;
        }
        output += sign * delta_output;
        temperature = calculate_temperature(output, temperature, ambient_temperature);
        // 检查温度是否已经稳定
        if (fabs(temperature - set_point) < 0.1) {
            tc = 0.0;
            break;
        }
        tc += delta_output / output;
    }
    tc *= 4.0;

    // 根据临界增益和临界周期计算出PID控制参数
    kc = 0.6 * Kp;
    *kp = 0.6 * kc;
    *ki = 1.2 * kc / tc;
    *kd = 0.075 * kc * tc;

    // 进行PID控制
    while (1) {
        double error = set_point - temperature;
        integral += error;
        output = calculate_output(error, prev_error, integral);
        prev_error = error;
        temperature = calculate_temperature(output, temperature, ambient_temperature);
        // 检查温度是否已经稳定
        if (fabs(temperature - set_point) < 0.1) {
            break;
        }
    }
}

int main() {
    double kp = Kp;
    double ki = Ki;
    double kd = Kd;
    ziegler_nichols_auto_tuning(&kp, &ki, &kd);
    set_pid_params(kp, ki, kd);
    printf("PID控制参数：Kp = %f, Ki = %f, Kd = %f\n", Kp, Ki, Kd);
    return 0;
}

该程序首先进行开环试验，求出系统的临界增益和临界周期，然后根据Ziegler-Nichols法则计算出PID控制参数，并进行PID控制。最后输出PID控制参数。请注意，该程序仅供参考，实际应用中需要根据具体情况进行调整。