模糊pid算法-c语言

以下是一个简单的模糊PID算法的C语言实现示例：

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

#define ERROR_THRESHOLD 0.01

// 模糊PID算法中的模糊控制器
typedef struct {
    double e[3];
    double de[3];
    double u[3];
} fuzzy_controller_t;

// 模糊PID算法中的PID控制器
typedef struct {
    double Kp;
    double Ki;
    double Kd;
    double e;
    double de;
    double i;
    double u;
} pid_controller_t;

// 模糊PID算法中的模糊化函数
double fuzzy(double e) {
    if (e < -1.0) {
        return 0.0;
    } else if (e >= -1.0 && e < -0.5) {
        return (e + 1.0) / 0.5;
    } else if (e >= -0.5 && e < 0.0) {
        return 2.0 * (e + 1.0);
    } else if (e >= 0.0 && e < 0.5) {
        return 1.0 - 2.0 * e;
    } else if (e >= 0.5 && e < 1.0) {
        return (1.0 - e) / 0.5;
    } else {
        return 0.0;
    }
}

// 模糊PID算法中的去模糊化函数
double defuzzy(fuzzy_controller_t *fc) {
    double u, sum, weight;

    sum = 0.0;
    weight = 0.0;

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            for (int k = 0; k < 3; k++) {
                weight = fuzzy(fc->e[i]) * fuzzy(fc->de[j]) * fuzzy(fc->u[k]);
                sum += weight * ((i - 1) * 0.5 + (j - 1) * 0.1 + (k - 1) * 0.1);
            }
        }
    }

    u = sum / weight;

    return u;
}

// 模糊PID算法中的模糊控制器初始化函数
void fuzzy_controller_init(fuzzy_controller_t *fc) {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        fc->e[i] = 0.0;
        fc->de[i] = 0.0;
        fc->u[i] = 0.0;
    }
}

// 模糊PID算法中的模糊控制器更新函数
void fuzzy_controller_update(fuzzy_controller_t *fc, pid_controller_t *pc) {
    double e = pc->e;
    double de = pc->de;
    double u = pc->u;

    fc->e[2] = fuzzy(e);
    fc->e[1] = fuzzy(e / 2.0);
    fc->e[0] = fuzzy(e / 4.0);

    fc->de[2] = fuzzy(de);
    fc->de[1] = fuzzy(de / 2.0);
    fc->de[0] = fuzzy(de / 4.0);

    fc->u[2] = fuzzy(u);
    fc->u[1] = fuzzy(u / 2.0);
    fc->u[0] = fuzzy(u / 4.0);
}

// 模糊PID算法中的PID控制器初始化函数
void pid_controller_init(pid_controller_t *pc, double Kp, double Ki, double Kd) {
    pc->Kp = Kp;
    pc->Ki = Ki;
    pc->Kd = Kd;
    pc->e = 0.0;
    pc->de = 0.0;
    pc->i = 0.0;
    pc->u = 0.0;
}

// 模糊PID算法中的PID控制器更新函数
void pid_controller_update(pid_controller_t *pc, double setpoint, double input, double dt) {
    double e = setpoint - input;
    double de = (e - pc->e) / dt;
    double i = pc->i + e * dt;

    pc->u = pc->Kp * e + pc->Ki * i + pc->Kd * de;

    pc->e = e;
    pc->de = de;
    pc->i = i;
}

// 模糊PID算法中的主函数
int main() {
    double setpoint = 50.0;
    double input = 0.0;
    double dt = 0.1;

    fuzzy_controller_t fc;
    pid_controller_t pc;

    fuzzy_controller_init(&fc);
    pid_controller_init(&pc, 0.5, 0.1, 0.2);

    while (abs(input - setpoint) > ERROR_THRESHOLD) {
        pid_controller_update(&pc, setpoint, input, dt);
        fuzzy_controller_update(&fc, &pc);
        double u = defuzzy(&fc);
        input += u * dt;
        printf("setpoint=%.2f input=%.2f error=%.2f output=%.2f\n", setpoint, input, pc.e, u);
    }

    return 0;
}

该程序中包括了模糊PID算法中的模糊控制器、PID控制器、模糊化函数、去模糊化函数等部分，并使用了一个简单的例子进行了测试。在主函数中，首先初始化了模糊控制器和PID控制器，然后在一个循环中不断地调用PID控制器的更新函数和模糊控制器的更新函数，并使用去模糊化函数计算出最终的控制量，最后输出相关的信息。在本例中，PID控制器的参数为Kp=0.5、Ki=0.1、Kd=0.2，设定值为50.0，初始输入为0.0，时间步长为0.1。程序会不断地进行控制，直到输出值的误差小于0.01为止。