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        使用C51實現PID算法

        作者:huqin   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2014年04月03日   【字體:

             真正要用PID算法的時候,發現書上的代碼在我們51上來實現還不是那么容易的事情。簡單的說來,就是不能直接調用。仔細分析你可以發現,教材上的、網上現行的PID實現 的C語言代碼幾乎都是用浮點型的數據來做的,可以想象,如果我們的計算使用浮點數據,那我們的51單片機來運行的話會有多痛苦。
         
                所以,本人自己琢磨著弄了一個整型變量來實現了PID算法,由于是用整型數來做的,所以也不是很精確,但是對于很多的使用場合,這個精度也夠了。關于系數 和采樣電壓全部是放大10倍處理的。所以精度不是很高,但是也不是那么低,大部分的場合都夠用了。實在覺得精度不夠,可以再放大10倍或者100倍處理, 但是要注意不超出整個數據類型的范圍就可以了。
         
        本人做的是帶死區控制的PID算法。
         
        具體的參考代碼參見下面:

            typedef struct PIDValue
            {
                uint32 Ek_Uint32[3];         //差值保存,給定和反饋的差值
                uint8  EkFlag_Uint8[3];     //符號,1則對應的Ek[i]為負數,0為對應的Ek[i]為正數
                uint8   KP_Uint8;
             uint8   KI_Uint8;
             uint8   KD_Uint8;
             uint8   B_Uint8;     //死區電壓
             
             uint8   KP;      //顯示修改的時候用
             uint8   KI;      //
             uint8   KD;      //
             uint8   B;       //
             uint16  Uk_Uint16;    //上一時刻的控制電壓
            }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;  //正數和
             uint32 idata NegSum;   //負數和
             Temp[0] = 0;
                Temp[1] = 0;
                Temp[2] = 0;
             PostSum = 0;
             NegSum = 0;
             if( ADPool.Value_Uint16[UINADCH] > ADPool.Value_Uint16[UFADCH] )  //給定大于反饋,則EK為正數
             {
                 Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UINADCH] - ADPool.Value_Uint16[UFADCH];   //計算Ek[0]
                    if( Temp[0] > PID.B_Uint8 )
                    {
                  //數值移位
                        PID.Ek_Uint32[2] = PID.Ek_Uint32[1];
                        PID.Ek_Uint32[1] = PID.Ek_Uint32[0];
                        PID.Ek_Uint32[0] = Temp[0];
                        //符號移位
               PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1];
               PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0];
               PID.EkFlag_Uint8[0] = 0;                       //當前EK為正數
                        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   //反饋大于給定
             {
                 Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UFADCH] - ADPool.Value_Uint16[UINADCH];   //計算Ek[0]
                    if( Temp[0] > PID.B_Uint8 )
                    {
                  //數值移位
                        PID.Ek_Uint32[2] = PID.Ek_Uint32[1];
                        PID.Ek_Uint32[1] = PID.Ek_Uint32[0];
                        PID.Ek_Uint32[0] = Temp[0];
                        //符號移位
               PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1];
               PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0];
               PID.EkFlag_Uint8[0] = 1;                       //當前EK為負數
                        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
                    }
             }
            
            /*以下部分代碼是講所有的正數項疊加,負數項疊加*/
                if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0)
                {
                    PostSum += Temp[0];   //正數和
             }
                else
             {
                    NegSum += Temp[0];    //負數和
             }                         // KP*EK0
                if(PID.EkFlag_Uint8[1]!=0)      
                {
                    PostSum += Temp[1];   //正數和
             }
             else
             {
                    NegSum += Temp[1];    //負數和
             }                         // - kI * EK1
                if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0)
                {
                    PostSum += Temp[2];   //正數和
                }
             else
             {
                    NegSum += Temp[2];    //負數和
             }                         // KD * EK2
                PostSum += (uint32)PID.Uk_Uint16;        // 
                if( PostSum > NegSum )             // 是否控制量為正數
                {
                    Temp[0] = PostSum - NegSum;
                    if( Temp[0] < (uint32)ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH] )   //小于限幅值則為計算值輸出
              {
                        PID.Uk_Uint16 = (uint16)Temp[0];
              }
              else
              {
                        PID.Uk_Uint16 = ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH];    //否則為限幅值輸出
                 }
                }
                else               //控制量輸出為負數,則輸出0
                {
                    PID.Uk_Uint16 = 0;
                }
            } 

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