为我设计一种pid算法在C语言程序中美观的写法

PID控制器是一种常见的反馈控制器，它根据设定的目标值与实际测量值之间的差异（偏差）来进行控制。PID算法由比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）三个部分组成，其公式可以表示为：

\[ u(t) = K_p e(t) + K_i \int e(t) \, dt + K_d \frac{de(t)}{dt} \]

其中，\( u(t) \) 是控制量，\( e(t) \) 是偏差值，\( K_p \)、\( K_i \)、\( K_d \) 分别是比例、积分、微分的系数。

在C语言中实现PID算法，为了代码的可读性和美观性，可以将PID算法封装成一个结构体，并提供相应的操作函数。以下是一种可能的实现方式：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

// PID结构体定义
typedef struct {
    float kp; // 比例系数
    float ki; // 积分系数
    float kd; // 微分系数

    float setpoint; // 目标值
    float integral; // 积分累计
    float prev_error; // 上一次的偏差
} PID_Controller;

// PID初始化函数
void PID_Init(PID_Controller *pid, float kp, float ki, float kd, float setpoint) {
    pid->kp = kp;
    pid->ki = ki;
    pid->kd = kd;
    pid->setpoint = setpoint;
    pid->integral = 0.0f;
    pid->prev_error = 0.0f;
}

// PID更新函数，返回控制量
float PID_Update(PID_Controller *pid, float current_value, float dt) {
    float error = pid->setpoint - current_value; // 计算偏差
    pid->integral += error * dt; // 更新积分项
    float derivative = (error - pid->prev_error) / dt; // 计算微分项
    pid->prev_error = error; // 更新上一次偏差

    // 计算PID输出
    float output = pid->kp * error + pid->ki * pid->integral + pid->kd * derivative;
    return output; // 返回控制量
}

int main() {
    PID_Controller myPID;
    PID_Init(&myPID, 2.0f, 1.0f, 1.0f, 100.0f); // 初始化PID控制器

    float current_value = 0.0f; // 假设当前值初始为0
    float control_signal;
    float dt = 0.1f; // 时间间隔

    for (int i = 0; i < 100; ++i) { // 模拟控制过程
        control_signal = PID_Update(&myPID, current_value, dt);
        // 假设控制信号直接影响当前值
        current_value += control_signal;
        printf("Current Value: %f, Control Signal: %f\n", current_value, control_signal);
    }

    return 0;
}

在上述代码中，我们首先定义了一个PID结构体，其中包含了PID控制器所需的所有参数。然后我们提供了两个函数：`PID_Init`用于初始化PID控制器，`PID_Update`用于根据当前值和时间间隔更新PID控制器并返回新的控制量。最后在`main`函数中模拟了一个简单的控制过程。