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PID控制算法實(shí)現(xiàn)的。51單片機(jī)通過AD對信號進(jìn)行采集，變成數(shù)字信號，再在單片機(jī)中通過算法實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算，再通過DA把控制量反饋回控制源。從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的伺服控制。位置式PID控制算法位置式PID控制算法的簡化示意圖 上圖的傳遞函數(shù)為：（2-1） 在時域的傳遞函數(shù)表達(dá)式（2-2） 對上式中的微分和積分進(jìn)行近似（2-3） 式中n是離散點(diǎn)的個數(shù)。 于是傳遞函數(shù)可以簡化為：（2-4）其中u(n)第k個采樣時刻的控制； 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

2、采樣周期足夠小，則（2-4）的近似計算可以獲得足夠精確的結(jié)果，離散控制過程與連續(xù)過程十分接近。（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去狀態(tài)有關(guān)，計算時要對e(k)(k=0,1,n)進(jìn)行累加，工作量大。2） 因為計算機(jī)輸出的u(n)對應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，如果計算機(jī)出現(xiàn)故障，輸出u(n)將大幅度變化，會引起執(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

3、象通過實(shí)驗確定。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，注意保留移位引起的“余數(shù)”，做好余數(shù)補(bǔ)償。這個程序只是一般常用pid算法的基本架構(gòu)，沒有包含輸入輸出處理部分。#include #include /C語言中memset函數(shù)頭文件/*= PID Function The PID (比例、積分、微分) function is used in mainly control applications. PIDCalc p

4、erforms one iteration of the PID algorithm. While the PID function works, main is just a dummy program showing a typical usage. =*/ typedef struct 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)Deriv

5、ative Const double LastError; / Error-1 double PrevError; / Error-2 double SumError; / Sums of Errors PID; /*= PID計算部分 =*/ double PIDCalc( PID *pp, 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-PrevE

6、rror = pp-LastError; pp-LastError = Error; return (pp-Proportion * Error / 比例項 + pp-Integral * pp-SumError / 積分項 + pp-Derivative * dError / 微分項 ); /*= 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 Fun

7、ction 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 = sensor