关于单片机PID的算法实现

用整型变量来实现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.本程序包括PID计算和输出两部分.当偏差>10度全速加热,偏差在10度以内为PID计算输出.具体的参考代码参见下面：

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// pid.H
// Operation about PID algorithm procedure
// C51编译器 Keil 7.08
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// 作者:zhoufeng
// Date :2007-08-06
// All rights reserved.
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#include
#include
typedefunsignedcharuint8;
typedefunsignedintuint16;
typedefunsignedlong intuint32;
//函数声明
voidPIDOutput ();
voidPIDOperation ();
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typedef struct PIDValue
{
uint32Ek_Uint32[3];//差值保存，给定和反馈的差值
uint8EkFlag_Uint8[3];//符号，1则对应的为负数，0为对应的为正数
uint8KP_Uint8;
uint8KI_Uint8;
uint8KD_Uint8;
uint16Uk_Uint16;//上一时刻的控制电压
uint16RK_Uint16;//设定值
uint16CK_Uint16;//实际值
}PIDValueStr;
PIDValueStr PID;
uint8out ;// 加热输出
uint8count;// 输出时间单位计数器
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PID = Uk + KP*[E(k)-E(k-1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)];(增量型PID算式)
函数入口: RK(设定值),CK(实际值),KP,KI,KD
函数出口: U(K)
//PID运算函数
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voidPIDOperation (void)
{
uint32Temp[3];//中间临时变量
uint32PostSum;//正数和
uint32NegSum;//负数和
Temp[0] = 0;
Temp[1] = 0;
Temp[2] = 0;
PostSum = 0;
NegSum = 0;
if( PID.RK_Uint16 > PID.CK_Uint16 )//设定值大于实际值否？
{
if( PID.RK_Uint16 - PID.CK_Uint16 >10 )//偏差大于10否？
{
PID.Uk_Uint16 = 100;}//偏差大于10为上限幅值输出(全速加热)
else
{
Temp[0] = PID.RK_Uint16 - PID.CK_Uint16;//偏差<=10,计算E(k)
PID.EkFlag_Uint8[1]=0;//E(k)为正数,因为设定值大于实际值
//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];
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if( PID.Ek_Uint32[0] >PID.Ek_Uint32[1] )//E(k)>E(k-1)否？
{
Temp[0]=PID.Ek_Uint32[0] - PID.Ek_Uint32[1];//E(k)>E(k-1)
PID.EkFlag_Uint8[0]=0; }//E(k)-E(k-1)为正数
else
{
Temp[0]=PID.Ek_Uint32[0] - PID.Ek_Uint32[1];//E(k)PID.EkFlag_Uint8[0]=1; }//E(k)-E(k-1)为负数

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Temp[2]=PID.Ek_Uint32[1]*2 ;// 2E(k-1)
if( (PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2])>Temp[2] )//E(k-2)+E(k)>2E(k-1)否？
{
Temp[2]=(PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2])-Temp[2];//E(k-2)+E(k)>2E(k-1)
PID.EkFlag_Uint8[2]=0; }//E(k-2)+E(k)-2E(k-1)为正数
else
{
Temp[2]=Temp[2]-(PID.Ek_Uint32[0]+ PID.Ek_Uint32[2]); //E(k-2)+E(k)<2E(k-1)
PID.EkFlag_Uint8[2]=1; }//E(k-2)+E(k)-2E(k-1)为负数

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Temp[0] = (uint32)PID.KP_Uint8 * Temp[0];// KP*[E(k)-E(k-1)]
Temp[1] = (uint32)PID.KI_Uint8 * PID.Ek_Uint32[0];// KI*E(k)
Temp[2] = (uint32)PID.KD_Uint8 * Temp[2];// KD*[E(k-2)+E(k)-2E(k-1)]

//以下部分代码是讲所有的正数项叠加，负数项叠加

//KP*[E(k)-E(k-1)]
if(PID.EkFlag_Uint8[0]==0)
PostSum += Temp[0];//正数和
else
NegSum += Temp[0];//负数和

// KI*E(k)
if(PID.EkFlag_Uint8[1]==0)
PostSum += Temp[1];//正数和
else
;//空操作，E(K)>0,因为设定值大于实际值

//KD*[E(k-2)+E(k)-2E(k-1)]

if(PID.EkFlag_Uint8[2]==0)
PostSum += Temp[2];//正数和
else
NegSum += Temp[2];//负数和

//U(K)
PostSum += (uint32)PID.Uk_Uint16;

if(PostSum > NegSum )// 是否控制量为正数
{ Temp[0] = PostSum - NegSum;
if( Temp[0] < 100 )//小于上限幅值则为计算值输出
PID.Uk_Uint16 = (uint16)Temp[0];
else
PID.Uk_Uint16 = 100;//否则为上限幅值输出
}
else//控制量输出为负数，则输出0(下限幅值输出)
PID.Uk_Uint16 = 0;
}
}
else
{ PID.Uk_Uint16 = 0; }