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51单片机PID算法程序(二)位置式PID控制算法

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卖家[上传人]：大米

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1、51单片机PID算法程序（二）位置式PID控制算法（转载请注明出处）由51单片机组成的数字控制系统控制中，PID控制器是通过PID控制算法实现的。51单片机通过AD对信号进行采集，变成数字信号，再在单片机中通过算法实现PID运算，再通过DA把控制量反馈回控制源。从而实现对系统的伺服控制。位置式PID控制算法位置式PID控制算法的简化示意图上图的传递函数为：（巧=已佔）=庄1 +十十（2-1）在时域的传递函数表达式对上式中的微分和积分进行近似式中 n 是离散点的个数。于是传递函数可以简化为巾)=K/(亦+ &工凶們亠心(用)一就科一 1)2-4)k=Q其中u(n)第k个采样时刻的控制；KP 比例放大系数； Ki 积分放大系数； Kd 微分放大系数； T 采样周期。如果采样周期足够小，则(2-4)的近似计算可以获得足够精确的结果，离散控制过程与连续过程十分接近。(2-4)表示的控制算法直接按(2-1)所给出的 PID 控制规律定义进行计算的，所以它给出了全部控制量的大小，因此被称为全量式或位置式PID控制算法。缺点：1) 由于全量输出，所以每次输出均与过去状态有关，计算时

2、要对 e(k)(k=0,1,. n)进行累加，工作量大。2) 因为计算机输出的u(n)对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，输出u(n)将大幅度变化，会引起执行机构的大幅度变化，有可能因此造成严重的生产事故，这在实际生产中是不允许的。位置式PID控制算法C51程序具体的 PID 参数必须由具体对象通过实验确定。由于单片机的处理速度和 ram 资源的限制，一般不采用浮点数运算，而将所有参数全部用整数，运算到最后再除以一个2的N次方数据(相当于移位)，作类似定点数运算，可大大提高运算速度，根据控制精度的不同要求，当精度要求很高时，注意保留移位引起的“余数”，做好余数补偿。这个程序只是一般常用 pid 算法的基本架构，没有包含输入输出处理部分。#include #include /C 语言中 memset 函数头文件/*=PID FunctionThe PID (比例、积分、微分) function is used in mainly control applications. PIDCalc performs one iteration of the PID algor

3、ithm.While the PID function works, main is just a dummy program showing a typical usage.=*/ typedef struct PID double SetPoint; / 设定目标 Desired value double Proportion; / 比例常数 Proportional Const double Integral; / 积分常数 Integral Const double Derivative; / 微分常数 Derivative Const double LastError; / Error-1double PrevError; double SumError;/ Error-2/ Sums of Errors PID;/*=PID 计算部分=*/ double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )double dError, Error;Error = pp-SetPoint - NextPoint; / 偏差 pp-SumError += E

4、rror; / 积分 dError = Error - pp-LastError; / 当前微分 pp-PrevError = pp-LastError;pp-LastError = Error;return (pp-Proportion * Error / 比例项+ pp-Integral * pp-SumError / 积分项+ pp-Derivative * dError / 微分项);/*=Initialize PID Structure PID 参数初始化=*/ void PIDInit (PID *pp)memset ( pp,0,sizeof(PID); /*=Main Program 主程序_* double sensor (void) / Dummy Sensor Function 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 (); / Read Input rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); / Perform PID Interation actuator ( rOut ); / Effect Needed Changes

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