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日志

增量式PID算法

已有 441 次阅读2015-11-11 20:41 |个人分类:单片机应用|系统分类:传感与控制

    最近做一个压力控制的设备需要用到PID算法,在网上找到一个增量式PID算法,注释比较详细,通俗易懂,但是有错漏。其实照着公式来写是没有什么问题的,下面给出修改后的代码。

    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 <reg52.h>
#include <intrins.h>
typedef   
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.CK_Uint16 )                    
//设定值大于实际值否?
{
  if( PID.RK_Uint16 - PID.CK_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[1] - PID.Ek_Uint32[0];        //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--;
}
}


路过

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

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