單片機(jī)PID算法程序

1、51單片機(jī)PID算法程序（二）位置式PID控制算法由51單片機(jī)組成的數(shù)字控制系統(tǒng)控制中，PID控制器是通過(guò)PID控制算法 實(shí)現(xiàn)的。51單片機(jī)通過(guò)AD對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，變成數(shù)字信號(hào)，再在單片機(jī)中通 過(guò)算法實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算，再通過(guò)DA把控制量反饋回控制源。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的伺 服控制。位置式PID控制算法PID 算法932 if.甘貳FID控制算法的童圈位置式PID控制算法的簡(jiǎn)化示意圖上圖的傳遞函數(shù)為:U, .fle, 加（2-1）在時(shí)域的傳遞函數(shù)表達(dá)式7T)(2-2)對(duì)上式中的微分和積分進(jìn)行近似(7rfcr a 丁工總(F)Qi=0尿(f)di總(打)一1)(2-3)式中n是離散點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 于是傳遞函

2、數(shù)可以簡(jiǎn)化為:”仙)=人/(")斗瓦工創(chuàng)k) +心何")一曲丁-1)(2-4)t=o其中KT.u(n)第k個(gè)采樣時(shí)刻的控制;Kp比例放大系數(shù)；Ki 積分放大系數(shù)；Kd微分放大系數(shù)； T 采樣周期。如果采樣周期足夠小，則(2-4 )的近似計(jì)算可以獲得足夠精確的結(jié)果，離 散控制過(guò)程與連續(xù)過(guò)程十分接近。(2-4)表示的控制算法直接按(2-1)所給出的PID控制規(guī)律定義進(jìn)行計(jì)算 的，所以它給出了全部控制量的大小，因此被稱為 全量式或位置式PID控制算 法。缺點(diǎn)：1) 由于全量輸出，所以每次輸出均與過(guò)去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e(k)(k=0,1,進(jìn)行累加，工作量大。2) 因?yàn)橛?jì)算機(jī)輸出

3、的u(n)對(duì)應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn) 故障，輸出u(n)將大幅度變化，會(huì)引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的大幅度變化，有可能因 此造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，這在實(shí)際生產(chǎn)中是不允許的。位置式PID控制算法C51程序具體的PID參數(shù)必須由具體對(duì)象通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。由于單片機(jī)的處理速度和ram資源的限制，一般不采用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，而將所有參數(shù)全部用整數(shù)，運(yùn)算 到最后再除以一個(gè)2的N次方數(shù)據(jù)(相當(dāng)于移位)，作類似定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，可大 大提高運(yùn)算速度，根據(jù)控制精度的不同要求，當(dāng)精度要求很高時(shí)，注意保留移位引起的“余數(shù)”，做好余數(shù)補(bǔ)償。這個(gè)程序只是一般常用 pid 算法的基本架構(gòu)，沒(méi) 有包含輸入輸出處理部分。#include

4、<reg52.h> #include <string.h> /C 語(yǔ)言中 memset 函數(shù)頭文件/*=PID FunctionThe PID ( 比例、積分、微分 ) function is used in mainly control applications. PIDCalc performs one iteration of the PID algorithm.While the PID function works, main is just a dummy program showing a typical usage.=*/ typedef struct

5、PID double SetPoint; / 設(shè)定目標(biāo) Desired value double Proportion; / 比例常數(shù) Proportional Const double Integral; / 積分常數(shù) Integral Const double Derivative; / 微分常數(shù) Derivative Const double LastError; / Error-1double PrevError; double SumError;/ Error-2/ Sums of Errors PID;/*=PID 計(jì)算部分=*/ double PIDCalc( PID *pp,

6、double NextPoint )double dError, Error;Error = pp->SetPoint - NextPoint; / 偏差 pp->SumError += Error; / 積分 dError = Error - pp->LastError;/ 當(dāng)前微分pp->PrevError = pp->LastError;pp->LastError = Error;return (pp->Proportion * Error / 比例項(xiàng)+ pp->Integral * pp->SumError / 積分項(xiàng)+ pp-&g

7、t;Derivative * dError / 微分項(xiàng));/*=Initialize PID Structure PID 參數(shù)初始化=*/void PIDInit (PID *pp)memset ( pp,0,sizeof(PID);/*=Main Program 主程序double sensor (void) / Dummy Sensor Function return 100.0;void actuator(double rDelta) / Dummy Actuator Function void main(void)PID sPID; / PID Control Structure double rOut; / PID Response (Output) double rIn; / PID Feedback (Input) PIDInit ( &sPID ); / Initialize Structure sPID.Proportion = 0.5; / Set PID Coefficients sPID.Integral = 0.5;sPID.Derivative = 0.0; sPID.SetPoint = 100.0; / Set PID Setpoint for (;) / Mock Up of PID Processing rIn = s