PID调节C51程序（2）

这是从网上找来的一个比较典型的PID处理程序，在使用单片机作为控制cpu时，请稍作简化，具体的PID参数必须由具体对象通过实验确定。由于单片机的处理速度和ram资源的限制，一般不采用浮点数运算，而将所有参数全部用整数，运算到最后再除以一个2的N次方数据（相当于移位），作类似定点数运算，可大大提高运算速度，根据控制精度的不同要求，当精度要求很高时，注意保留移位引起的“余数”，做好余数补偿。这个程序只是一般常用pid算法的基本架构，没有包含输入输出处理部分。
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＃i nclude
＃i nclude
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PID Function

The PID (比例、积分、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; //设定目标Desired Value

double Proportion; //比例常数Proportional Const
double Integral; //积分常数Integral Const
double Derivative; //微分常数Derivative Const

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

} PID;

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

Error = pp->SetPoint - NextPoint; //偏差
pp->SumError += Error; //积分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; //当前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error //比例项
+ pp->Integral * pp->SumError //积分项
+ pp->Derivative * dError //微分项
);
}

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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
}
}

扩充临界比例法确定PID系数??
采用比例控制形成闭环系统，比例系数从小逐渐加大，使闭环系统处于临界震荡状态(稳定边界)得到的临界振荡状态波形如图2所示。此状态下的振荡周期Tc＝0.0396 s。
根据经验公式确定范围，由单桥换流器构成的舟山直流输电系统特点决定，仅在脉冲触发阀换向时，才对系统进行控制，即每3.3 ms控制一次，即有Ts＝3.3 ms也就是Ts＝0.083 Tc。　　由表1提供的经验公式以上的情况接近Ts＝0.09 Tc，可得PID系数的大致范围为Kp＝1 800，Ki＝370，Kd＝4 000附近。
表1　扩充临界比例法的PID控制器参数的范围
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