C51如何实现PID算法

liyf

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：
typedefstructPIDValue
{
uint32Ek_Uint32[3];//差值保存，给定和反馈的差值
uint8EkFlag_Uint8[3];//符号，1则对应的Ek[i]为负数，0为对应的Ek[i]为正数
uint8KP_Uint8;
uint8KI_Uint8;
uint8KD_Uint8;
uint8B_Uint8;//死区电压

uint8KP;//显示修改的时候用
uint8KI;//
uint8KD;//
uint8B;//
uint16Uk_Uint16;//上一时刻的控制电压
}PIDValueStr;

PIDValueStrxdataPID;
/*******************************
**PID=Uk+(KP*E(k)-KI*E(k-1)+KD*E(k-2));
********************************/
voidPIDProcess(void)
{
uint32idataTemp[3];//
uint32idataPostSum;//正数和
uint32idataNegSum;//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;
}
}