使用C51实现PID算法

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简介: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:

typedef struct PIDValue

{

uint32 Ek_Uint32[3]; //差值保存,给定和反馈的差值

uint8 EkFlag_Uint8[3]; //符号,1则对应的Ek[i]为负数,0为对应的Ek[i]为正数

uint8 KP_Uint8;

uint8 KI_Uint8;

uint8 KD_Uint8;

uint8 B_Uint8; //死区电压

uint8 KP; //显示修改的时候用

uint8 KI; //

uint8 KD; //

uint8 B; //

uint16 Uk_Uint16; //上一时刻的控制电压

}PIDValueStr;

PIDValueStr xdata PID;

/*******************************

**PID = Uk + (KP*E(k) - KI*E(k-1) + KD*E(k-2));

********************************/

void PIDProcess(void)

{

uint32 idata Temp[3]; //

uint32 idata PostSum; //正数和

uint32 idata NegSum; //负数和

Temp[0] = 0;

Temp[1] = 0;

Temp[2] = 0;

PostSum = 0;

NegSum = 0;

if( ADPool.Value_Uint16[UINADCH] > ADPool.Value_Uint16[UFADCH] ) //给定大于反馈,则EK为正数

{

Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UINADCH] - ADPool.Value_Uint16[UFADCH]; //计算Ek[0]

if( Temp[0] > PID.B_Uint8 )

{

//数值移位

PID.Ek_Uint32[2] = PID.Ek_Uint32[1];

PID.Ek_Uint32[1] = PID.Ek_Uint32[0];

PID.Ek_Uint32[0] = Temp[0];

//符号移位

PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1];

PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0];

PID.EkFlag_Uint8[0] = 0; //当前EK为正数

Temp[0] = (uint32)PID.KP_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0]; // KP*EK0

Temp[1] = (uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[1]; // KI*EK1

Temp[2] = (uint32)PID.KD_Uint8 * PID.Ek_Uint32[2]; // KD*EK2

}

}

else //反馈大于给定

{

Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UFADCH] - ADPool.Value_Uint16[UINADCH]; //计算Ek[0]

if( Temp[0] > PID.B_Uint8 )

{

//数值移位

PID.Ek_Uint32[2] = PID.Ek_Uint32[1];

PID.Ek_Uint32[1] = PID.Ek_Uint32[0];

PID.Ek_Uint32[0] = Temp[0];

//符号移位

PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1];

PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0];

PID.EkFlag_Uint8[0] = 1; //当前EK为负数

Temp[0] = (uint32)PID.KP_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0]; // KP*EK0

Temp[1] = (uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[1]; // KI*EK1

Temp[2] = (uint32)PID.KD_Uint8 * PID.Ek_Uint32[2]; // KD*EK2

}

}

/*以下部分代码是讲所有的正数项叠加,负数项叠加*/

if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0)

{

PostSum += Temp[0]; //正数和

}

else

{

NegSum += Temp[0]; //负数和

} // KP*EK0

if(PID.EkFlag_Uint8[1]!=0)

{

PostSum += Temp[1]; //正数和

}

else

{

NegSum += Temp[1]; //负数和

} // - kI * EK1

if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0)

{

PostSum += Temp[2]; //正数和

}

else

{

NegSum += Temp[2]; //负数和

} // KD * EK2

PostSum += (uint32)PID.Uk_Uint16; //

if( PostSum > NegSum ) // 是否控制量为正数

{

Temp[0] = PostSum - NegSum;

if( Temp[0] < (uint32)ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH] ) //小于限幅值则为计算值输出

{

PID.Uk_Uint16 = (uint16)Temp[0];

}

else

{

PID.Uk_Uint16 = ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH]; //否则为限幅值输出

}

}

else //控制量输出为负数,则输出0

{

PID.Uk_Uint16 = 0;

}

}

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