关于单片机PID的算法实现
用整型变量来实现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// Operation about PID algorithm procedure // C51编译器 Keil 7.08//================================================================// 作者:zhoufeng// Date :2007-08-06// All rights reserved.//================================================================#include#includetypedef unsigned char uint8; typedef unsigned int uint16; typedef unsigned long int uint32; /**********函数声明************/void PIDOutput ();void PIDOperation (); /*****************************/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)<E(k-1) 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)//PID运算植输出函数********************************/void PIDOutput (void) { static int i;i=PID.Uk_Uint16;if(i==0) out=1;else out=0;if((count )==5)//如定时中断为40MS,40MS*5=0.2S(输出时间单位),加热周期20S(100等份){ //每20S PID运算一次 count=0; i--;}}
