杂谈PID控制算法——最终篇:C语言实现51单片机中的PID算法

发布时间:2024-07-30  

真遗憾,第二篇章没能够发表到首页上去。趁热打铁。把最终篇——代码篇给发上来。


代码的设计思想请移步前两篇文章


//pid.h

#ifndef __PID__

#define __PID__

/*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)*/

typedef struct PIDValue

{

    int8 KP;

    int8 KI;

    int8 KD;

    int8 F;

    int8 BITMOV;

    int EK[3];

     

    int UK;

    int RK;

    int CK;

    int UK_REAL;

 

}pid_str;

//PIDValueStr  PID;

void    pid_exe(pid_str *PID)  ;

#endif

 

//pid.c

/*PID = PID->UK_REAL + PID->KP*[E(k)-E(k-1)]+PID->KI*E(k)+PID->KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)];(增量型PID算式)

函数入口: PID->RK(设定值),PID->CK(实际值),PID->KP,PID->KI,PID->KD

函数出口: U(K)*/

#include"defines.h"

#include"pid.h"

#define MAXOUT 0xff

//#define MAXGAP 100

 

void pid_exe(pid_str*PID)

{

    PID->EK[2]=PID->EK[1];

    PID->EK[1]=PID->EK[0];

    PID->EK[0]=PID->RK-PID->CK;

    PID->UK_REAL=PID->UK_REAL

        +PID->KP*(PID->EK[0]-PID->EK[1])//微分一次后积分即原数

        +(float)PID->KI*PID->EK[0]/PID->F//直接积分

        +(float)PID->KD*(PID->EK[0]-2*PID->EK[1]+PID->EK[2])*PID->F;//二阶微分后积分即一阶微分

    if((PID->UK_REAL>>PID->BITMOV)>=MAXOUT)

    {

        PID->UK=MAXOUT;

    }else if(PID->UK_REAL>>PID->BITMOV<=-MAXOUT)

    {

        PID->UK=-MAXOUT;

    }else

    {

        PID->UK=PID->UK_REAL>>PID->BITMOV;

    }

         

}

这里我写的代码用到的是增量型的PID(即UK_REAL + PID->KP*[E(k)-E(k-1)]+PID->KI*E(k)+PID->KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)];这句话所对应的是pid控制量在之前pid控制量的基础上增加的值,相当于求了一次导)。最终输出的结果将每一次运算的值累加输出就行了。


附上摘抄的位置型pid与增量型pid的区别来。。


(1)位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关,用到了误差的累加值;而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关,因此位置式PID控制的累积误差相对更大;


(2)增量式PID控制输出的是控制量增量,并无积分作用,因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象,如步进电机等,而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象,如电液伺服阀。


(3)由于增量式PID输出的是控制量增量,如果计算机出现故障,误动作影响较小,而执行机构本身有记忆功能,可仍保持原位,不会严重影响系统的工作,而位置式的输出直接对应对象的输出,因此对系统影响较大。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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