PID調(diào)節(jié)C51程序（2）

這是從網(wǎng)上找來的一個(gè)比較典型的PID處理程序，在使用單片機(jī)作為控制cpu時(shí)，請(qǐng)稍作簡(jiǎn)化，具體的PID參數(shù)必須由具體對(duì)象通過實(shí)驗(yàn)確定。由于單片機(jī)的處理速度和ram資源的限制，一般不采用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，而將所有參數(shù)全部用整數(shù)，運(yùn)算到最后再除以一個(gè)2的N次方數(shù)據(jù)（相當(dāng)于移位），作類似定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，可大大提高運(yùn)算速度，根據(jù)控制精度的不同要求，當(dāng)精度要求很高時(shí)，注意保留移位引起的“余數(shù)”，做好余數(shù)補(bǔ)償。這個(gè)程序只是一般常用pid算法的基本架構(gòu)，沒有包含輸入輸出處理部分。
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＃i nclude
＃i nclude
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PID Function

The PID (比例、積分、微分) function is used in mainly
control applications. PIDCalc performs one iteration of the PID
algorithm.

While the PID function works, main is just a dummy program showing
a typical usage.
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typedef struct PID {

double SetPoint; //設(shè)定目標(biāo)Desired Value

double Proportion; //比例常數(shù)Proportional Const
double Integral; //積分常數(shù)Integral Const
double Derivative; //微分常數(shù)Derivative Const

double LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
double SumError; // Sums of Errors

} PID;

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PID計(jì)算部分
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double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
double dError,
Error;

Error = pp->SetPoint - NextPoint; //偏差
pp->SumError += Error; //積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; //當(dāng)前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error //比例項(xiàng)
+ pp->Integral * pp->SumError //積分項(xiàng)
+ pp->Derivative * dError //微分項(xiàng)
);
}

/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
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void PIDInit (PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(PID));
}

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Main Program
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double sensor (void) // Dummy Sensor Function
{
return 100.0;
}

void actuator(double rDelta) // Dummy Actuator Function
{}

void main(void)
{
PID sPID; // PID Control Structure
double rOut; // PID Response (Output)
double rIn; // PID Feedback (Input)

PIDInit ( &sPID ); // Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5; // Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
sPID.Derivative = 0.0;
sPID.SetPoint = 100.0; // Set PID Setpoint

for (;;) { // Mock Up of PID Processing

rIn = sensor (); // Read Input
rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // Perform PID Interation
actuator ( rOut ); // Effect Needed Changes
}
}

擴(kuò)充臨界比例法確定PID系數(shù)??
采用比例控制形成閉環(huán)系統(tǒng)，比例系數(shù)從小逐漸加大，使閉環(huán)系統(tǒng)處于臨界震蕩狀態(tài)(穩(wěn)定邊界)得到的臨界振蕩狀態(tài)波形如圖2所示。此狀態(tài)下的振蕩周期Tc＝0.0396 s。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定范圍，由單橋換流器構(gòu)成的舟山直流輸電系統(tǒng)特點(diǎn)決定，僅在脈沖觸發(fā)閥換向時(shí)，才對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，即每3.3 ms控制一次，即有Ts＝3.3 ms也就是Ts＝0.083 Tc?！　∮杀?提供的經(jīng)驗(yàn)公式以上的情況接近Ts＝0.09 Tc，可得PID系數(shù)的大致范圍為Kp＝1 800，Ki＝370，Kd＝4 000附近。
表1　擴(kuò)充臨界比例法的PID控制器參數(shù)的范圍
Ts Kp Ti Td
0.014Tc 0.63Kpc 0.49Tc 0.14Tc
0.043Tc 0.47Kpc 0.47Tc 0.16Tc
0.090Tc 0.34Kpc 0.43Tc 0.20Tc
0.160Tc 0.27Kpc 0.40Tc 0.22Tc