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        單片機PID的算法程序

        作者:未知   來源:不詳   點擊數:  更新時間:2014年07月31日   【字體:

            用整型變量來實現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.本程序包括PID計算和輸出兩部分.當偏差>10度全速加熱,偏差在10度以內為PID計算輸出.   具體的參考代碼參見下面:*/

        //================================================================
        // pid.H
        // Operation about PID algorithm procedure
        // C51編譯器  Keil 7.08
        //================================================================
        // 作者:zhoufeng
        // Date :2007-08-06
        // All rights reserved.
        //================================================================
         
        #include
        #include
        typedef   unsigned   char        uint8;      
        typedef   unsigned   int         uint16; 
        typedef   unsigned   long int    uint32;
         
        void     PIDOutput ();
        void     PIDOperation ();
         
        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則對應的為負數,0為對應的為正數    
        uint8       KP_Uint8;
        uint8       KI_Uint8;
        uint8       KD_Uint8;
        uint16      Uk_Uint16;                 //上一時刻的控制電壓
        uint16      RK_Uint16;                //設定值
        uint16      CK_Uint16;               //實際值
        }PIDValueStr;
        PIDValueStr  PID;
        uint8        out ;                 // 加熱輸出
        uint8        count;               // 輸出時間單位計數器
         
        void     PIDOperation (void) 
        {
        uint32       Temp[3];                                        //中間臨時變量
        uint32       PostSum;                                       //正數和
        uint32       NegSum;                                       //負數和
        Temp[0] = 0;
        Temp[1] = 0;
        Temp[2] = 0;
        PostSum = 0;
        NegSum  = 0;
        if( PID.RK_Uint16 > PID.RK_Uint16 )                    //設定值大于實際值否?
        {
          if( PID.RK_Uint16 - PID.RK_Uint16 >10 )            //偏差大于10否?
          {
           PID.Uk_Uint16 = 100;    }                        //偏差大于10為上限幅值輸出(全速加熱)
          else
          {
           Temp[0] = PID.RK_Uint16 - PID.CK_Uint16;       //偏差<=10,計算E(k)
           PID.EkFlag_Uint8[1]=0;                        //E(k)為正數
           //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];
         
              if( PID.Ek_Uint32[0] >PID.Ek_Uint32[1] )                            //E(k)>E(k-1)否?
              {
          Temp[0]=PID.Ek_Uint32[0] - PID.Ek_Uint32[1];           //E(k)>E(k-1)
                PID.EkFlag_Uint8[0]=0;  }                                       //E(k)-E(k-1)為正數
           else
        {
          Temp[0]=PID.Ek_Uint32[0] - PID.Ek_Uint32[1];        //E(k)
                PID.EkFlag_Uint8[0]=1;  }                                               //E(k)-E(k-1)為負數
         
              Temp[2]=PID.Ek_Uint32[1]*2 ;                                             // 2E(k-1)
        if( (PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2])>Temp[2] )            //E(k-2)+E(k)>2E(k-1)否?
              {
          Temp[2]=(PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2])-Temp[2];     //E(k-2)+E(k)>2E(k-1)
                PID.EkFlag_Uint8[2]=0;  }                                          //E(k-2)+E(k)-2E(k-1)為正數
           else
        {
          Temp[2]=Temp[2]-(PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2]);  //E(k-2)+E(k)<2E(k-1)
                PID.EkFlag_Uint8[2]=1;  }                                       //E(k-2)+E(k)-2E(k-1)為負數
              
              Temp[0] = (uint32)PID.KP_Uint8 * Temp[0];                        // KP*[E(k)-E(k-1)]
              Temp[1] = (uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0];              // KI*E(k)
              Temp[2] = (uint32)PID.KD_Uint8 * Temp[2];                      // KD*[E(k-2)+E(k)-2E(k-1)]
         
            
         
        if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0)
          PostSum += Temp[0];                                    //正數和
        else                                             
          NegSum += Temp[0];                                    //負數和
         
        if(PID.EkFlag_Uint8[1]==0)     
          PostSum += Temp[1];                                 //正數和
        else
           ;                                                 //空操作,E(K)>0
                                  
        if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0)
        PostSum += Temp[2];                               //正數和
        else
          NegSum += Temp[2];                             //負數和
                                    
        PostSum += (uint32)PID.Uk_Uint16;   
               
        if(PostSum > NegSum )                         // 是否控制量為正數
        { Temp[0] = PostSum - NegSum;
        if( Temp[0] < 100 )                         //小于上限幅值則為計算值輸出
        PID.Uk_Uint16 = (uint16)Temp[0];
        else
          PID.Uk_Uint16 = 100;                     //否則為上限幅值輸出
        }
        else                                     //控制量輸出為負數,則輸出0(下限幅值輸出)
           PID.Uk_Uint16 = 0;
        }
        }
        else
        { PID.Uk_Uint16 = 0;  }
         
        }
         
         
        void     PIDOutput (void) 
        {
        static  int i;
        i=PID.Uk_Uint16;
        if(i==0)
          out=1;
        else out=0;
        if((count++)==5)//如定時中斷為40MS,40MS*5=0.2S(輸出時間單位),加熱周期20S(100等份)
        {              //每20S PID運算一次
          count=0;
          i--;
        }
        }
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