51单片机c语言pid.docx
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实现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.本程序包括PID计算和输出两部分.
当偏差>10度全速加热,偏差在10度以内为PID计算输出. 具体的参考代码参见下面:
*/
//================================================================
//pid.H
//OperationaboutPIDalgorithmprocedure
//C51编译器 Keil7.08
//================================================================
//Allrightsreserved.
//================================================================
#include
#include
typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned int uint16;
typedef unsigned longint uint32;
/**********函数声明************/
void PIDOutput();
void PIDOperation();
/*****************************/
typedefstructPIDValue
{
uint32 Ek_Uint32[3]; //差值保存,给定和反馈的差值
uint8 EkFlag_Uint8[3]; //符号,1则对应的为负数,0为对应的为正数
uint8 KP_Uint8;
uint8 KI_Uint8;
uint8 KD_Uint8;
uint16 Uk_Uint16; //上一时刻的控制电压
uint16 RK_Uint16; //设定值
uint16 CK_Uint16; //实际值
}PIDValueStr;
PIDValueStr PID;
uint8 out; //加热输出
uint8 count; //输出时间单位计数器
/*********************************
PID=Uk+KP*[E(k)-E(k-1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)];(增量型PID算式)
函数入口:
RK(设定值),CK(实际值),KP,KI,KD
函数出口:
U(K)
//PID运算函数
********************************/
void PIDOperation(void)
{
uint32 Temp[3]; //中间临时变量
uint32 PostSum; //正数和
uint32 NegSum; //负数和
Temp[0]=0;
Temp[1]=0;
Temp[2]=0;
PostSum=0;
NegSum =0;
if(PID.RK_Uint16>PID.RK_Uint16) //设定值大于实际值否?
{
if(PID.RK_Uint16-PID.RK_Uint16>10) //偏差大于10否?
{
PID.Uk_Uint16=100;
//偏差大于10为上限幅值输出(全速加热)
}
else
{
Temp[0]=PID.RK_Uint16-PID.CK_Uint16; //偏差<=10,计算E(k)
PID.EkFlag_Uint8[1]=0; //E(k)为正数
//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];
/****************************************/
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)为正数
}
else
{
Temp[0]=PID.Ek_Uint32[0]-PID.Ek_Uint32[1]; //E(k) PID.EkFlag_Uint8[0]=1; //E(k)-E(k-1)为负数 } /****************************************/ 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)为正数 } 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)为负数 } /****************************************/ 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)] /*以下部分代码是讲所有的正数项叠加,负数项叠加*/ /**********KP*[E(k)-E(k-1)]**********/ if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0) PostSum+=Temp[0]; //正数和 else NegSum+=Temp[0]; //负数和 /*********KI*E(k)****************/ if(PID.EkFlag_Uint8[1]==0) PostSum+=Temp[1]; //正数和 else ; //空操作,E(K)>0 /****KD*[E(k-2)+E(k)-2E(k-1)]****/ if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0) PostSum+=Temp[2]; //正数和 else NegSum+=Temp[2]; //负数和 /***************U(K)***************/ PostSum+=(uint32)PID.Uk_Uint16; if(PostSum>NegSum) //是否控制量为正数 { Temp[0]=PostSum-NegSum; if(Temp[0]<100) //小于上限幅值则为计算值输出 PID.Uk_Uint16=(uint16)Temp[0]; else PID.Uk_Uint16=100; //否则为上限幅值输出 } else //控制量输出为负数,则输出0(下限幅值输出) PID.Uk_Uint16=0; } } else { PID.Uk_Uint16=0; } } /********************************* 函数入口: U(K) 函数出口: out(加热输出)
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