谈C51实现PID算法

wuwei_3009084

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;
    }
}

Earduino

好东西，支持下

brucehelen

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

minehe

支持下      

fj1161

顶一个~~~~~~~~~~~~~~

liuquanzhi

顶一下

E08610225

楼主代码格式看起来真的让人好头痛~抽空整理下呗~

hu9977

楼主，已收藏。

duowanjacky

mark!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

sky-Hawk where

嘿嘿，不错，要是用文档整理上传会更加不错的