位置PID 电流PID 速度PID 三环闭环控制 C代码

位置PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器、电流PID和速度PID是常见的三环闭环控制系统中的控制器设计方法，用于电机控制或电力电子系统中。这种结构通常用于精确跟踪位置、电流和速度参考值。以下是一个简化版的C语言代码示例，展示了PID控制器的基本结构。由于这涉及到嵌入式编程，所以假设我们有一个单轴直流电机控制系统。

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

// PID控制器结构体
typedef struct {
    float Kp; // 比例增益
    float Ki; // 积分增益
    float Kd; // 微分增益
    float last_error; // 上一时刻的误差
    float integral; // 积分累加器
    float derivative; // 微分项
    float sample_time; // 控制周期
} PID;

// PID控制器函数
void pid_control(PID* pid, float reference, float feedback) {
    float error = reference - feedback;
    pid->integral += error * pid->sample_time; // 积分更新
    pid->derivative = (error - pid->last_error) / pid->sample_time; // 微分更新

    pid->output = pid->Kp * error + pid->Ki * pid->integral + pid->Kd * pid->derivative; // 输出控制信号
    pid->last_error = error; // 更新上一时刻误差
}

// 三环控制主函数示例（这里简化了，实际应用需考虑采样率和同步）
int main() {
    PID pos_pid = {0.5, 0.1, 0.05, 0.0, 0.0, 0.0, 0.01}; // 定义位置环PID参数
    PID curr_pid = {1.0, 0.05, 0.01, 0.0, 0.0, 0.0, 0.001}; // 定义电流环PID参数
    PID vel_pid = {0.2, 0.02, 0.005, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0001}; // 定义速度环PID参数

    float motor_pos_ref = 0.0; // 位置参考值
    float motor_vel_ref = 0.1; // 速度参考值

    while (1) {
        float motor_current_feedback = read_current(); // 从传感器读取电流反馈
        float motor_speed_feedback = read_speed(); // 从传感器读取速度反馈

        pid_control(&pos_pid, motor_pos_ref, motor_speed_feedback); // 位置环控制
        pid_control(&curr_pid, motor_pos_ref, motor_current_feedback); // 电流环控制
        pid_control(&vel_pid, motor_vel_ref, motor_speed_feedback); // 速度环控制

        apply_motor_control(pid_output); // 应用到电机
    }
    
    return 0;
}