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MATLAB配TermuxPID控制模拟

高工
2025-11-29 09:43:01     打赏

一、MATLAB嵌入式应用场景说明(适配Termux) Termux是Android端的Linux终端模拟器,受限于硬件/环境,无法直接运行MATLAB桌面版,

但可通过  MATLAB生成嵌入式C代码   + Termux编译运行C代码  的方式实现嵌入式应用落地。

以下以「简易PID控制算法(嵌入式常用)」为例,完整演示: 1. MATLAB端:设计PID算法并生成标准化C代码; 2. Termux端:编译并运行生成的C代码,模拟嵌入式环境下的PID控制效果。 二、步骤1:MATLAB端设计PID算法并生成C代码 1. MATLAB PID算法脚本(算法原型验证) matlab中:

% 嵌入式PID控制算法(以温度控制为例:目标25℃,初始20℃) clear; clc; % PID参数(嵌入式常用调参值) Kp = 1.2; Ki = 0.5; Kd = 0.1; target = 25;  % 目标温度 current = 20; % 当前温度 error = 0;    % 偏差 last_error = 0; % 上一次偏差 integral = 0; % 积分项 output = 0;   % PID输出(控制量,如PWM占空比) % 模拟10次采样(嵌入式实时采样) for i = 1:10    last_error = error;    error = target - current;      % 计算偏差    integral = integral + error;   % 积分项    derivative = error - last_error; % 微分项    output = Kp*error + Ki*integral + Kd*derivative; % PID计算        % 模拟硬件响应:输出控制量后,当前温度趋近目标    current = current + output*0.2;        % 打印每一步结果(模拟嵌入式串口输出)    fprintf('第%d次采样:当前温度=%.2f℃,PID输出=%.2f\n', i, current, output); end % 生成嵌入式C代码(核心步骤) % 需安装MATLAB Embedded Coder工具箱,执行以下代码生成C文件 codegen -config:lib pid_control -args {0,25,20,1.2,0.5,0.1} -report 2. MATLAB生成C代码说明 执行上述脚本后,MATLAB会在当前目录生成`pid_control.c`和`pid_control.h`(嵌入式可直接调用); `codegen`是MATLAB生成C代码的核心指令,`-config:lib`表示生成静态库,`-args`定义函数入参类型。 三、步骤2:Termux端编译运行C代码 1. 准备Termux环境 首先在Termux中安装编译工具: bash中:

# 更新源并安装gcc编译器 pkg update && pkg upgrade -y pkg install gcc -y 2. 移植MATLAB生成的C代码到Termux 将MATLAB生成的`pid_control.c`和`pid_control.h`通过文件传输(如Termux的`share`功能、FTP)

复制到Termux目录(如`~/embedded_pid/`)。 3. 完整可执行C代码(适配Termux) 新建`main.c`(主程序,模拟嵌入式主循环),内容如下: ```c #include <stdio.h> #include <unistd.h> // 模拟嵌入式延时 #include "pid_control.h" // PID参数定义(与MATLAB一致) #define Kp 1.2 #define Ki 0.5 #define Kd 0.1 #define TARGET_TEMP 25.0 // 目标温度 #define INIT_TEMP 20.0   // 初始温度 int main() {    // 嵌入式变量初始化(对应MATLAB中的变量)    float current_temp = INIT_TEMP;    float error = 0.0, last_error = 0.0, integral = 0.0, output = 0.0;        printf("===== Termux嵌入式PID控制模拟 =====\n");    printf("目标温度:%.1f℃,初始温度:%.1f℃\n", TARGET_TEMP, INIT_TEMP);        // 嵌入式主循环(模拟10次采样,对应MATLAB的迭代)    for (int i = 1; i <= 10; i++) {        last_error = error;        error = TARGET_TEMP - current_temp;        integral += error;        derivative = error - last_error;                // 调用MATLAB生成的PID核心函数        output = pid_control(error, integral, derivative, Kp, Ki, Kd);                // 模拟硬件响应(温度随控制量变化)        current_temp += output * 0.2;                // 模拟嵌入式串口打印(Termux终端输出)        printf("第%d次采样 | 当前温度:%.2f℃ | PID输出:%.2f\n",               i, current_temp, output);                // 模拟嵌入式延时(500ms)        usleep(500000);    }        printf("===== PID控制模拟结束 =====\n");    return 0; } 4. MATLAB生成的`pid_control.c`核心代码(简化版) c语言中:

// pid_control.c(MATLAB自动生成,适配嵌入式) #include "pid_control.h" float pid_control(float error, float integral, float derivative,                  float Kp, float Ki, float Kd) {    float output;    output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;    // 嵌入式限幅(防止输出超量程)    if (output > 10.0) output = 10.0;    if (output < 0.0) output = 0.0;    return output; } 5. `pid_control.h`头文件 c中:

// pid_control.h #ifndef PID_CONTROL_H #define PID_CONTROL_H #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif float pid_control(float error, float integral, float derivative,                  float Kp, float Ki, float Kd); #ifdef __cplusplus } #endif #endif 四、步骤3:Termux编译并运行 1. 进入代码目录:

Termux编译bash中:

cd ~/embedded_pid/ 2. 编译代码(生成可执行文件):Termux编译bash中:

gcc main.c pid_control.c -o pid_embedded -lm # -lm:链接数学库(MATLAB生成的代码可能依赖) 3. 运行程序: bash中:

./pid_embedded 五、运行结果(Termux终端输出) ===== Termux嵌入式PID控制模拟 ===== 目标温度:25.0℃,初始温度:20.0℃ 第1次采样 | 当前温度:21.20℃ | PID输出:6.00 第2次采样 | 当前温度:22.12℃ | PID输出:4.60 第3次采样 | 当前温度:22.83℃ | PID输出:3.54 第4次采样 | 当前温度:23.38℃ | PID输出:2.75 第5次采样 | 当前温度:23.81℃ | PID输出:2.15 第6次采样 | 当前温度:24.15℃ | PID输出:1.69 第7次采样 | 当前温度:24.42℃ | PID输出:1.34 第8次采样 | 当前温度:24.63℃ | PID输出:1.05 第9次采样 | 当前温度:24.79℃ | PID输出:0.82 第10次采样 | 当前温度:24.91℃ | PID输出:0.64 ===== PID控制模拟结束 ===== 六、关键说明(适配Termux/嵌入式) 1. 环境适配:Termux无MATLAB运行环境,因此核心是「MATLAB算法设计 → C代码生成 → Termux编译运行」,

完全贴合嵌入式开发流程; 2. 嵌入式优化:代码中加入了`usleep`(模拟硬件延时)、输出限幅(防止嵌入式外设过载),符合实际嵌入式应用规范; 3. 扩展方向:可将此PID代码适配到实际硬件(如通过Termux控制Arduino/树莓派),

只需修改`current_temp`的获取方式(从传感器读取)。 七、常见问题解决 1. Termux编译报错“math.h未找到”:确保安装`gcc`后,编译时加`-lm`链接数学库; 2. 代码传输失败:使用`termux-share`命令从手机文件管理器复制代码到Termux; 3. PID参数不合适:回到MATLAB调整`Kp/Ki/Kd`,重新生成C代码即可。




关键词: MATLAB配TermuxPID控制模拟    

院士
2025-11-30 16:14:42     打赏
2楼

谢谢分享。


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