用C51实现PID算法|PID|PID算法

用C51实现PID算法

2012-07-23

关于PID的算法实现，很多书上都讲了。

但是，最近真正要用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));
********************************/
voidPIDProcess(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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