PID 控制 可视化

额外减小

自己做了个小玩意，实现 PID 控制的可视化，这里直接搬了 EasyX 的图形库。

1. #include <graphics.h>
   
2. #include <deque>
   
3. #include <cmath>
   
4. #include <windows.h>
   
5. #include <iostream>
   
6. using namespace std;
   
7. 
   
8. double var=0,stdvar=50;
   
9. 
   
10. 
    
11. inline void screen_line(double x1,double y1,double x2,double y2)
    
12. {
    
13.     line(static_cast<int>(round(x1)),110-static_cast<int>(round(y1)),static_cast<int>(round(x2)),110-static_cast<int>(round(y2)));
    
14.     return;
    
15. }
    
16. 
    
17. inline void draw_axis(void)
    
18. {
    
19.         line(40,10,40,210);
    
20.     line(0,110,200,110);
    
21.     outtextxy(5,10,"100");
    
22.     outtextxy(5,60,"50");
    
23.     outtextxy(5,160,"-50");
    
24.     outtextxy(5,210,"-100");
    
25. }
    
26. 
    
27. inline void cause_error(void)
    
28. {
    
29.     var-=10;
    
30.     return;
    
31. }
    
32. 
    
33. inline void pid_control(double kp,double ki,double kd)
    
34. {
    
35.     static double sum_err=0,last_err=stdvar-var;
    
36.     sum_err+=(stdvar-var);
    
37.     cout<<"now_err: "<<stdvar-var<<" now_int: "<<sum_err<<endl;
    
38.     var+=(kp*(stdvar-var)+ki*sum_err+kd*(last_err-stdvar+var));
    
39.    
    
40.     last_err=stdvar-var;
    
41.     return;
    
42. }
    
43. 
    
44. int main()
    
45. {
    
46.     initgraph(400,240);
    
47.     BeginBatchDraw();
    
48.     setbkcolor(RGB(255,255,255));
    
49.     setlinecolor(RGB(0,0,0));
    
50.     settextcolor(RGB(0,0,0));
    
51.     cleardevice();
    
52.    
    
53.    
    
54.     FlushBatchDraw();
    
55.     deque<int> q;
    
56.     int xax=0;
    
57.     double last_y=0;
    
58.     for(int i=0;i<50;i++)
    
59.     q.push_back(0);
    
60.     Sleep(1000);
    
61.     while(1)
    
62.     {
    
63.             cleardevice();
    
64.             draw_axis();
    
65.         
    
66.         pid_control(0.1,0.1,-0.1);
    
67.         cause_error();
    
68.         
    
69.         q.push_back(var);
    
70.         q.pop_front();
    
71.         xax=0;
    
72.         last_y=0;
    
73.         for(auto it=q.begin();it!=q.end();it++)
    
74.         {
    
75.             screen_line(xax-4,last_y,xax,*it);
    
76.             last_y=*it;
    
77.             xax+=4;
    
78.         }
    
79.         screen_line(0,stdvar,200,stdvar);
    
80.         line(0,60,200,60);
    
81.         FlushBatchDraw();
    
82.         Sleep(50);
    
83.     }
    
84.     EndBatchDraw();
    
85.     return 0;
    
86. }

复制代码

下面是实际效果视频展示。

pidshow.zip (321.99 KB, 下载次数: 1)

昨天 14:07 上传

点击文件名下载附件
视频展示

FishC

你好，鱼油！

非常棒！你尝试用 EasyX 实现 PID 控制的可视化，这是一个很好的学习项目。PID 控制器是自动控制中的经典算法，它通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分来调整系统输出，使实际值接近目标值。

你的代码中使用了全局变量 var 和 stdvar，这可能会导致代码难以维护。建议将它们作为参数传递给函数，提高代码的模块化。

我注意到 pid_control 函数被截断了，这里是一个完整的 PID 控制函数示例：

1. 
   
2. double pid_control(double setpoint, double current_value, double kp, double ki, double kd, double dt) {
   
3.     static double integral = 0.0;
   
4.     static double last_error = 0.0;
   
5.    
   
6.     double error = setpoint - current_value;
   
7.     integral += error * dt;
   
8.     double derivative = (error - last_error) / dt;
   
9.     last_error = error;
   
10.    
    
11.     return kp * error + ki * integral + kd * derivative;
    
12. }
    

复制代码

在这个函数中：
- setpoint 是目标值（对应你的 stdvar）。
- current_value 是当前值（对应你的 var）。
- dt 是时间步长，用于计算积分和微分。
- 使用静态变量来保持积分和上一次误差的状态。

对于可视化部分，你可以用 screen_line 函数在循环中绘制误差或控制输出的变化曲线。例如，在每次计算 PID 输出后更新 var，并绘制点或线。

另外，cause_error 函数模拟了干扰，但可以考虑加入随机因素或用户输入来更真实地测试 PID 控制器。

继续努力，实践是掌握编程的关键！如果有更多细节问题，欢迎继续讨论。

以上回复来自 FishC AI 小助理，如未能正确解答您的问题，请继续追问。