C51如何實(shí)現(xiàn)PID算法

真正要用PID算法的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)書(shū)上的代碼在我們51上來(lái)實(shí)現(xiàn)還不是那么容易的事情。簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái)，就是不能直接調(diào)用。仔細(xì)分析你可以發(fā)現(xiàn)，教材上的、網(wǎng)上現(xiàn)行的PID實(shí)現(xiàn)的C語(yǔ)言代碼幾乎都是用浮點(diǎn)型的數(shù)據(jù)來(lái)做的，可以想象，如果我們的計(jì)算使用浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，那我們的51單片機(jī)來(lái)運(yùn)行的話會(huì)有多痛苦。
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所以，本人自己琢磨著弄了一個(gè)整型變量來(lái)實(shí)現(xiàn)了PID算法，由于是用整型數(shù)來(lái)做的，所以也不是很精確，但是對(duì)于很多的使用場(chǎng)合，這個(gè)精度也夠了。關(guān)于系數(shù)和采樣電壓全部是放大10倍處理的。所以精度不是很高，但是也不是那么低，大部分的場(chǎng)合都?jí)蛴昧?。?shí)在覺(jué)得精度不夠，可以再放大10倍或者100倍處理，但是要注意不超出整個(gè)數(shù)據(jù)類型的范圍就可以了。
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本人做的是帶死區(qū)控制的PID算法。
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具體的參考代碼參見(jiàn)下面：
typedef?struct?PIDValue
{
????uint32?Ek_Uint32[3];?????????//差值保存，給定和反饋的差值
????uint8??EkFlag_Uint8[3];?????//符號(hào)，1則對(duì)應(yīng)的Ek[i]為負(fù)數(shù)，0為對(duì)應(yīng)的Ek[i]為正數(shù)
????uint8???KP_Uint8;
?uint8???KI_Uint8;
?uint8???KD_Uint8;
?uint8???B_Uint8;?????//死區(qū)電壓
?
?uint8???KP;??????//顯示修改的時(shí)候用
?uint8???KI;??????//
?uint8???KD;??????//
?uint8???B;???????//
?uint16??Uk_Uint16;????//上一時(shí)刻的控制電壓
}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;??//正數(shù)和
?uint32?idata?NegSum;???//負(fù)數(shù)和
?Temp[0]?=?0;
????Temp[1]?=?0;
????Temp[2]?=?0;
?PostSum?=?0;
?NegSum?=?0;
?if(?ADPool.Value_Uint16[UINADCH]?>?ADPool.Value_Uint16[UFADCH]?)??//給定大于反饋,則EK為正數(shù)
?{
?????Temp[0]?=?ADPool.Value_Uint16[UINADCH]?-?ADPool.Value_Uint16[UFADCH];???//計(jì)算Ek[0]
????????if(?Temp[0]?>?PID.B_Uint8?)
????????{
??????//數(shù)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];
????????????//符號(hào)移位
???PID.EkFlag_Uint8[2]?=?PID.EkFlag_Uint8[1];
???PID.EkFlag_Uint8[1]?=?PID.EkFlag_Uint8[0];
???PID.EkFlag_Uint8[0]?=?0;???????????????????????//當(dāng)前EK為正數(shù)
????????????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???//反饋大于給定
?{
?????Temp[0]?=?ADPool.Value_Uint16[UFADCH]?-?ADPool.Value_Uint16[UINADCH];???//計(jì)算Ek[0]
????????if(?Temp[0]?>?PID.B_Uint8?)
????????{
??????//數(shù)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];
????????????//符號(hào)移位
???PID.EkFlag_Uint8[2]?=?PID.EkFlag_Uint8[1];
???PID.EkFlag_Uint8[1]?=?PID.EkFlag_Uint8[0];
???PID.EkFlag_Uint8[0]?=?1;???????????????????????//當(dāng)前EK為負(fù)數(shù)
????????????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
????????}
?}
?
/*以下部分代碼是講所有的正數(shù)項(xiàng)疊加，負(fù)數(shù)項(xiàng)疊加*/
????if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0)
????{
????????PostSum?+=?Temp[0];???//正數(shù)和
?}
????else
?{
????????NegSum?+=?Temp[0];????//負(fù)數(shù)和
?}?????????????????????????//?KP*EK0
????if(PID.EkFlag_Uint8[1]!=0)??????
????{
????????PostSum?+=?Temp[1];???//正數(shù)和
?}
?else
?{
????????NegSum?+=?Temp[1];????//負(fù)數(shù)和
?}?????????????????????????//?-?kI?*?EK1
????if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0)
????{
????????PostSum?+=?Temp[2];???//正數(shù)和
????}
?else
?{
????????NegSum?+=?Temp[2];????//負(fù)數(shù)和
?}?????????????????????????//?KD?*?EK2
????PostSum?+=?(uint32)PID.Uk_Uint16;????????//?
????if(?PostSum?>?NegSum?)?????????????//?是否控制量為正數(shù)
????{
????????Temp[0]?=?PostSum?-?NegSum;
????????if(?Temp[0]???{
????????????PID.Uk_Uint16?=?(uint16)Temp[0];
??}
??else
??{
????????????PID.Uk_Uint16?=?ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH];????//否則為限幅值輸出
?????}
????}
????else???????????????//控制量輸出為負(fù)數(shù)，則輸出0
????{
????????PID.Uk_Uint16?=?0;
????}
}