写一个PID自整定程序 ｃ

下面是一个使用Ziegler-Nichols方法自整定PID控制器的C语言程序：

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

#define SAMPLE_TIME 0.001 // 采样时间
#define TOLERANCE 0.001   // 允许误差
#define MAX_ITER 10000    // 最大迭代次数

// PID控制器参数
double kp = 0.0;
double ki = 0.0;
double kd = 0.0;

// Ziegler-Nichols方法自整定PID控制器
void pid_tuning(double (*process)(double), double *p_Kp, double *p_Ki, double *p_Kd) {
    double Kp = 0.0, Ki = 0.0, Kd = 0.0;
    double P = 0.0, I = 0.0, D = 0.0;
    double last_error = 0.0, error_sum = 0.0;
    double max_output = 1.0, min_output = -1.0;
    double max_input = 100.0, min_input = 0.0;
    double setpoint = (max_input - min_input) / 2.0;
    double output = 0.0, last_output = 0.0;
    int iter = 0;

    // 计算P、I、D系数
    P = 0.6 * kp;
    I = 2.0 * P / ki;
    D = P * kd / 8.0;

    // 打开文件记录数据
    FILE *fp = fopen("pid_tuning.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        printf("Failed to open file!");
        exit(1);
    }

    // 自整定过程
    while (iter < MAX_ITER) {
        double input = process(output);
        double error = setpoint - input;
        error_sum += error;

        // 计算PID输出
        output = P * error + I * error_sum * SAMPLE_TIME + D * (error - last_error) / SAMPLE_TIME;
        output = fmax(output, min_output);
        output = fmin(output, max_output);

        // 记录数据
        fprintf(fp, "%d\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\t%lf\n", iter, setpoint, input, error, P, I, D);

        // 判断是否达到稳态
        if (fabs(error) < TOLERANCE) {
            break;
        }

        last_error = error;
        last_output = output;
        iter++;
    }

    // 计算PID控制器参数
    *p_Kp = 0.6 * P;
    *p_Ki = 0.5 * I / SAMPLE_TIME;
    *p_Kd = 0.125 * D * SAMPLE_TIME;

    // 关闭文件
    fclose(fp);
}

// 模拟被控过程
double process(double input) {
    static double output = 0.0;
    static double last_input = 0.0;
    static double last_output = 0.0;
    static double a = 0.9; // 系数a
    static double b = 0.1; // 系数b

    // 计算当前输出
    output = a * last_output + b * (input - last_input);
    last_input = input;
    last_output = output;

    return output;
}

int main() {
    // 自整定PID控制器
    pid_tuning(process, &kp, &ki, &kd);

    // 输出PID控制器参数
    printf("Kp = %lf\n", kp);
    printf("Ki = %lf\n", ki);
    printf("Kd = %lf\n", kd);

    return 0;
}

代码中使用Ziegler-Nichols方法自整定PID控制器，并将自整定过程的数据记录在文件中。自整定过程中，模拟一个被控过程，计算PID输出，并判断是否达到稳态。达到稳态后，计算PID控制器参数，并输出。