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标题: 用整型变量(非浮点运算)的PID算法及源程序 [打印本页]

作者: 苹果也疯狂 时间: 2015-3-15 21:39 标题: 用整型变量(非浮点运算)的PID算法及源程序

真正要用PID算法的时候，发现书上的代码在我们51上来实现还不是那么容易的事情。简单的说来，就是不能直接调用。仔细分析你可以发现，教材上的、网上现行的PID实现的C语言代码几乎都是用浮点型的数据来做的，可以想象，如果我们的计算使用浮点数据，那我们的51单片机来运行的话会有多痛苦。所以，本人自己琢磨着弄了一个整型变量来实现了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，大部分的场合都够用了。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。

本人做的是带死区控制的PID算法。

具体的参考代码参见下面：

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Ek[I]为负数，0为对应的Ek[I]为正数

Uint8 KP_Uint8;

Uint8 KI_Uint8;

Uint8 KD_Uint8;

Uint8 B_Uint8;    //死区电压

Uint8 KP;    //显示修改的时候用

Uint8 KI;    //

Uint8 KD;    //

Uint8 B;    //

Uint16  Uk_Uint16; //上一时刻的控制电压

}PIDValueStr;

PIDValueStr Xdata PID;

/*******************************

**PID = Uk + (KP*E(K) - KI*E(K-1) + KD*E(K-2));

********************************/

Void PIDProcess(Void)

{

Uint32 Idata Temp[3];  //

Uint32 Idata PostSum;  //正数和

Uint32 Idata NegSum; //负数和

Temp[0] = 0;

Temp[1] = 0;

Temp[2] = 0;

PostSum = 0;

NegSum = 0;

If( ADPool.Value_Uint16[UINADCH] > ADPool.Value_Uint16[UFADCH] )  //给定大于反馈,则EK为正数

{

   Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UINADCH] - ADPool.Value_Uint16[UFADCH]; //计算Ek[0]

      If( Temp[0] > PID.B_Uint8 )

      {

   //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];

         //符号移位

PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1];

PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0];

PID.EkFlag_Uint8[0] = 0;                      //当前EK为正数

         Temp[0] = (Uint32)PID.KP_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0]; // KP*EK0

         Temp[1] = (Uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[1]; // KI*EK1

         Temp[2] = (Uint32)PID.KD_Uint8 * PID.Ek_Uint32[2]; // KD*EK2

      }

}

Else //反馈大于给定

{

   Temp[0] = ADPool.Value_Uint16[UFADCH] - ADPool.Value_Uint16[UINADCH]; //计算Ek[0]

      If( Temp[0] > PID.B_Uint8 )

      {

   //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];

         //符号移位

PID.EkFlag_Uint8[2] = PID.EkFlag_Uint8[1];

PID.EkFlag_Uint8[1] = PID.EkFlag_Uint8[0];

PID.EkFlag_Uint8[0] = 1;                      //当前EK为负数

         Temp[0] = (Uint32)PID.KP_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0]; // KP*EK0

         Temp[1] = (Uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[1]; // KI*EK1

         Temp[2] = (Uint32)PID.KD_Uint8 * PID.Ek_Uint32[2]; // KD*EK2

      }

}

/*以下部分代码是讲所有的正数项叠加，负数项叠加*/

If(PID.EkFlag_Uint8[0]==0)

{

      PostSum += Temp[0]; //正数和

}

Else

{

      NegSum += Temp[0]; //负数和

}                      // KP*EK0

If(PID.EkFlag_Uint8[1]!=0)

{

      PostSum += Temp[1]; //正数和

}

Else

{

      NegSum += Temp[1]; //负数和

}                      // - KI * EK1

If(PID.EkFlag_Uint8[2]==0)

{

      PostSum += Temp[2]; //正数和

}

Else

{

      NegSum += Temp[2]; //负数和

}                      // KD * EK2

PostSum += (Uint32)PID.Uk_Uint16;       //

If( PostSum > NegSum )          // 是否控制量为正数

{

      Temp[0] = PostSum - NegSum;

      If( Temp[0] < (Uint32)ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH] ) //小于限幅值则为计算值输出

  {

         PID.Uk_Uint16 = (Uint16)Temp[0];

  }

  Else

  {

         PID.Uk_Uint16 = ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH]; //否则为限幅值输出

   }

}

Else             //控制量输出为负数，则输出0

{

      PID.Uk_Uint16 = 0;

}

}

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