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C51实现PID算法

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作者：老耿 时间：01-27 来源：大测控  字体:【大 中 小】

关于PID的算法实现，很多书上都讲了。
 
但是，最近真正要用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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