用C/C++实现下列对象的P、PD、PI、PID、积分器饱和PID、不完全微分PID、微分先行PID控制G(s)=1/(s^2.*(0.1*s+1));

时间: 2024-02-01 21:03:09 浏览: 23
以下是用C++实现对象的P、PD、PI、PID、积分器饱和PID、不完全微分PID、微分先行PID控制G(s)=1/(s^2.*(0.1*s+1))的代码: ```cpp #include <iostream> #include <cmath> using namespace std; class Controller { public: virtual double calculate(double e) = 0; virtual void reset() = 0; }; class PController : public Controller { public: PController(double kp) : _kp(kp) {} double calculate(double e) override { return _kp * e; } void reset() override {} private: double _kp; }; class PDController : public Controller { public: PDController(double kp, double kd) : _kp(kp), _kd(kd), _last_e(0) {} double calculate(double e) override { double de = e - _last_e; _last_e = e; return _kp * e + _kd * de; } void reset() override { _last_e = 0; } private: double _kp, _kd, _last_e; }; class PIController : public Controller { public: PIController(double kp, double ki, double i_max) : _kp(kp), _ki(ki), _i_max(i_max) {} double calculate(double e) override { _i += e; if (_i > _i_max) { _i = _i_max; } else if (_i < -_i_max) { _i = -_i_max; } return _kp * e + _ki * _i; } void reset() override { _i = 0; } private: double _kp, _ki, _i_max, _i = 0; }; class PIDController : public Controller { public: PIDController(double kp, double ki, double kd, double i_max) : _kp(kp), _ki(ki), _kd(kd), _i_max(i_max) {} double calculate(double e) override { double de = e - _last_e; _last_e = e; _i += e; if (_i > _i_max) { _i = _i_max; } else if (_i < -_i_max) { _i = -_i_max; } return _kp * e + _ki * _i + _kd * de; } void reset() override { _last_e = 0; _i = 0; } private: double _kp, _ki, _kd, _i_max, _last_e = 0, _i = 0; }; class SaturationController : public Controller { public: SaturationController(Controller* controller, double min_output, double max_output) : _controller(controller), _min_output(min_output), _max_output(max_output) {} double calculate(double e) override { double output = _controller->calculate(e); if (output > _max_output) { output = _max_output; } else if (output < _min_output) { output = _min_output; } return output; } void reset() override { _controller->reset(); } private: Controller* _controller; double _min_output, _max_output; }; class IncompleteDerivativeController : public Controller { public: IncompleteDerivativeController(double kp, double kd, double tau) : _kp(kp), _kd(kd), _tau(tau), _last_e(0) {} double calculate(double e) override { double de = (e - _last_e) / _tau; _last_e = e; return _kp * e + _kd * de; } void reset() override { _last_e = 0; } private: double _kp, _kd, _tau, _last_e; }; class DerivativeFeedforwardController : public Controller { public: DerivativeFeedforwardController(double kp, double kd, double tau, double g) : _kp(kp), _kd(kd), _tau(tau), _g(g), _last_e(0) {} double calculate(double e) override { double de = (e - _last_e) / _tau; _last_e = e; return _kp * e + _kd * de + _g; } void reset() override { _last_e = 0; } private: double _kp, _kd, _tau, _g, _last_e; }; int main() { double s = 0.1; double tau = 1 / s; double kp = 1, ki = 0.1, kd = 0.1, i_max = 10, g = 1 / pow(s, 2) / (s + tau); Controller* controller = new PIDController(kp, ki, kd, i_max); controller = new SaturationController(controller, -10, 10); controller = new IncompleteDerivativeController(kp, kd, tau); controller = new DerivativeFeedforwardController(kp, kd, tau, g); // 使用控制器进行控制 controller->calculate(1); // 重置控制器 controller->reset(); // 释放控制器 delete controller; return 0; } ``` 其中,`Controller` 是控制器的基类,包含了 `calculate` 计算控制量和 `reset` 重置控制器状态的虚函数。`PController`、`PDController`、`PIController`、`PIDController` 是分别实现了 P、PD、PI、PID 控制的类,`SaturationController` 是饱和控制器,用于限制控制量在一定范围内,`IncompleteDerivativeController` 是不完全微分控制器,`DerivativeFeedforwardController` 是微分先行控制器,这两个控制器都是对 PID 控制的改进。在 `main` 函数中,我们可以根据需要组合不同的控制器来实现对 G(s)=1/(s^2.*(0.1*s+1)) 的控制。

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