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)書上的代碼在我們51上來實(shí)現(xiàn)還不是那么容易的事情。簡單的說來，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語言代碼幾乎都是用浮點(diǎn)型的數(shù)據(jù)來做的，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)來運(yùn)行的話會(huì)有多痛苦。
 
所以，本人自己琢磨著弄了一個(gè)整型變量來實(shí)現(xiàn)了PID算法，由于是用整型數(shù)來做的，所以也不是很精確，但是對(duì)于很多的使用場合，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，大部分的場合都?jí)蛴昧?。?shí)在覺得精度不夠，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。
 
本人做的是帶死區(qū)控制的PID算法。
 
具體的參考代碼參見下面：
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] < (uint32)ADPool.Value_Uint16[UMAXADCH] )   //小于限幅值則為計(jì)算值輸出
  {
            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;
    }
}