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原创 使用C51实现PID算法

2011-3-8 21:26 1955 11 12 分类: MCU/ 嵌入式
  1. 真正要用PID算 法的时候，发现书上的代码在我们51上来实现还不是那么容易的事情。简单的说来，就是不能直接调用。仔细分析你可以发现，教材上的、网上现行的PID实现 的C语言代码几乎都是用浮点型的数据来做的，可以想象，如果我们的计算使用浮点数据，那我们的51单片机来运行的话会有多痛苦。
     
    所以，本人自己琢磨着弄了一个整型变量来实现了PID算法，由于是用整型数来做的，所以也不是很精确，但是对于很多的使用场合，这个精度也够了。关于系数 和采样电压全部是放大10倍处理的。所以精度不是很高，但是也不是那么低，大部分的场合都够用了。实在觉得精度不够，可以再放大10倍或者100倍处理， 但是要注意不超出整个数据类型的范围就可以了。
     
    本人做的是带死区控制的PID算法。
     
    具体的参考代码参见下面：
  2. typedef struct PIDValue 
  3. { 
  4.     uint32 Ek_Uint32[3];         //差值保存，给定和反馈的差值 
  5.     uint8  EkFlag_Uint8[3];     //符号，1则对应的Ek为负数，0为对应的Ek为正数 
  6.     uint8   KP_Uint8; 
  7.  uint8   KI_Uint8; 
  8.  uint8   KD_Uint8; 
  9.  uint8   B_Uint8;     //死区电压 
  10.   
  11.  uint8   KP;      //显示修改的时候用 
  12.  uint8   KI;      // 
  13.  uint8   KD;      // 
  14.  uint8   B;       // 
  15.  uint16  Uk_Uint16;    //上一时刻的控制电压 
  16. }PIDValueStr; 
  17.   
  18. PIDValueStr xdata PID; 
  19. /******************************* 
  20. **PID = Uk + (KP*E(k) - KI*E(k-1) + KD*E(k-2)); 
  21. ********************************/ 
  22. void    PIDProcess(void) 
  23. { 
  24.  uint32 idata Temp[3];  // 
  25.  uint32 idata PostSum;  //正数和 
  26.  uint32 idata NegSum;   //负数和 
  27.  Temp[0] = 0; 
  28.     Temp[1] = 0; 
  29.     Temp[2] = 0; 
  30.  PostSum = 0; 
  31.  NegSum = 0; 
  32.  if( ADPool.Value_Uint16[UINADCH] > ADPool.Value_Uint16[UFADCH] )  //给定大于反馈,则EK为正数 
  33.  { 
  34.      Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UINADCH] - ADPool.Value_Uint16[UFADCH];   //计算Ek[0] 
  35.         if( Temp[0] > PID.B_Uint8 ) 
  36.         { 
  37.       //数值移位 
  38.             PID.Ek_Uint32[2] = PID.Ek_Uint32[1]; 
  39.             PID.Ek_Uint32[1] = PID.Ek_Uint32[0]; 
  40.             PID.Ek_Uint32[0] = Temp[0]; 
  41.             //符号移位 
  42.    PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1]; 
  43.    PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0]; 
  44.    PID.EkFlag_Uint8[0] = 0;                       //当前EK为正数 
  45.             Temp[0] = (uint32)PID.KP_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0];    // KP*EK0 
  46.             Temp[1] = (uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[1];    // KI*EK1 
  47.             Temp[2] = (uint32)PID.KD_Uint8 * PID.Ek_Uint32[2];    // KD*EK2 
  48.         } 
  49.  } 
  50.  else   //反馈大于给定 
  51.  { 
  52.      Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UFADCH] - ADPool.Value_Uint16[UINADCH];   //计算Ek[0] 
  53.         if( Temp[0] > PID.B_Uint8 ) 
  54.         { 
  55.       //数值移位 
  56.             PID.Ek_Uint32[2] = PID.Ek_Uint32[1]; 
  57.             PID.Ek_Uint32[1] = PID.Ek_Uint32[0]; 
  58.             PID.Ek_Uint32[0] = Temp[0]; 
  59.             //符号移位 
  60.    PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1]; 
  61.    PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0]; 
  62.    PID.EkFlag_Uint8[0] = 1;                       //当前EK为负数 
  63.             Temp[0] = (uint32)PID.KP_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0];    // KP*EK0 
  64.             Temp[1] = (uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[1];    // KI*EK1 
  65.             Temp[2] = (uint32)PID.KD_Uint8 * PID.Ek_Uint32[2];    // KD*EK2 
  66.         } 
  67.  } 
  68.  
  69. /*以下部分代码是讲所有的正数项叠加，负数项叠加*/ 
  70.     if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0) 
  71.     { 
  72.         PostSum += Temp[0];   //正数和 
  73.  } 
  74.     else 
  75.  { 
  76.         NegSum += Temp[0];    //负数和 
  77.  }                         // KP*EK0 
  78.     if(PID.EkFlag_Uint8[1]!=0)       
  79.     { 
  80.         PostSum += Temp[1];   //正数和 
  81.  } 
  82.  else 
  83.  { 
  84.         NegSum += Temp[1];    //负数和 
  85.  }                         // - kI * EK1 
  86.     if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0) 
  87.     { 
  88.         PostSum += Temp[2];   //正数和 
  89.     } 
  90.  else 
  91.  { 
  92.         NegSum += Temp[2];    //负数和 
  93.  }                         // KD * EK2 
  94.     PostSum += (uint32)PID.Uk_Uint16;        //  
  95.     if( PostSum > NegSum )             // 是否控制量为正数 
  96.     { 
  97.         Temp[0] = PostSum - NegSum; 
  98.         if( Temp[0] < (uint32)ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH] )   //小于限幅值则为计算值输出 
  99.   { 
  100.             PID.Uk_Uint16 = (uint16)Temp[0]; 
  101.   } 
  102.   else 
  103.   { 
  104.             PID.Uk_Uint16 = ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH];    //否则为限幅值输出 
  105.      } 
  106.     } 
  107.     else               //控制量输出为负数，则输出0 
  108.     { 
  109.         PID.Uk_Uint16 = 0; 
  110.     } 
  111. } 
  112.    
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文章评论（1条评论）

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用户518079 2011-3-9 23:06

好东西，支持！
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