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谈C51实现PID算法

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    发表于 2014-1-3 10:27:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    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为负数,0为对应的Ek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));
    ********************************/
    void    PIDProcess(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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    本帖最后由 bruce_helen 于 2014-1-3 13:50 编辑

    建议楼主研究下浮点数的Q表示法,也就是使用整数来进行浮点数的运算。你这个太低级了。
    TI有个叫IQmath的库,那里面就是Q格式化的具体使用

    20140103135000.jpg

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    发表于 2014-1-3 17:39:29 | 显示全部楼层
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    发表于 2014-5-25 15:58:29 | 显示全部楼层
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2014-5-26 20:48:47 | 显示全部楼层
    楼主代码格式看起来真的让人好头痛~抽空整理下呗~
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    发表于 2014-5-30 10:16:15 | 显示全部楼层
    楼主,已收藏。
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    该用户从未签到

    发表于 2014-10-24 22:30:21 | 显示全部楼层
    mark!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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  • TA的每日心情
    无聊
    2015-1-21 16:19
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2014-11-28 20:56:46 | 显示全部楼层
    嘿嘿,不错,要是用文档整理上传会更加不错的
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