51单片机PID的算法实现程序C语言
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发布时间：2024-08-20 11:30
/*
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
//================================================================
// All rights reserved.
//================================================================
#include
#include
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.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)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)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--;
}
}
