基于AVR ATMega16 的PID 控制算法程序

最近由于有些时间，于是想起了做一个PID设计，在网上收集了不少关于PID控制的理论，于是计划用mega16L做一个PID测试程序，发现一些意想不到的误差，不知各位同仁是否有遇到与我的类似的现象：我定义了一个PID结构体，在初始化的时候无法把每个元素的初始化值设置为0（见下面的仿真图），而且，PID结构体中的部分参数是应该不变的，在整个PID运算中，但是不应该变化的参数却在PID运算发生了变化，不知道是什么原因，到现在也无法查出原因。有兴趣的朋友可以一起参与讨论或有经验的朋友 给与相关帮助，谢谢！
详细的代码和仿真情况如下：（我的硬件系统是本站的min Mega16/32 + JTAG ICE）

1. #include "config.h"
3. struct _PID
4. {
5. float PVn; //反馈信号变量
6. float SPn; //设定值
7. float Mn; //PID运算结果
8. float Kc; //比例系数
9. float Ts; //采样时间（ms）
10. float Ti; //积分时间（ms）
11. float Td; //微分时间（ms）
12. float Mx; //积分项调整参数
13. float PVn_1;//前一次反馈变量
14. float MPn; //比例项的结果值
15. float MIn; //积分项的结果值
16. float MDn; //微分项的结果值
17. };
19. struct _PID *myPID;
20. void init_myPID(void);
21. void init_ports(void);
22. void init_device(void);
23. float MPn_value(struct _PID *PID);
24. float MIn_value(struct _PID *PID);
25. float MDn_value(struct _PID *PID);
26. float Mx_value(struct _PID *PID);
27. float Mn_value(struct _PID *PID);
30. void main (void)
31. {
32. init_device();
33. init_myPID();
35. myPID->SPn = 155.5;
36. myPID->Kc = 13.2;
37. myPID->Ts = 0.2;
38. myPID->Ti = 600.0;
39. myPID->Td = 0.0;
40. myPID->PVn = 108.2;
43. while(1)
44. {
45. myPID->MPn = MPn_value(myPID);
46. myPID->MDn = MDn_value(myPID);
47. myPID->Mx = Mx_value(myPID);
48. myPID->MIn = MIn_value(myPID);
49. myPID->Mn = Mn_value(myPID);
50. myPID->PVn_1 = myPID->PVn;
51. }
53. }
55. /******************************************************************************/
56. void init_myPID(void)
57. {
58. myPID->PVn = 0.0;
59. myPID->SPn = 0.0;
60. myPID->Mn = 0.0;
61. myPID->Kc = 0.0;
62. myPID->Ts = 0.0;
63. myPID->Ti = 0.0;
64. myPID->Td = 0.0;
65. myPID->Mx = 0.0;
66. myPID->PVn_1 = 0.0;
67. myPID->MPn = 0.0;
68. myPID->MIn = 0.0;
69. myPID->MDn = 0.0;
70. }
72. //------------------------------------------------------------------------------
73. void init_ports(void)
74. {
75. PORTA = 0x00; //If ADC Function was be used,the PORTA could`t set bit 1
76. DDRA = 0x00; //the port set input mode.
77. PORTB = 0x00;
78. DDRB = 0x00;
79. PORTC = 0x00; //m103 output only
80. DDRC = 0x00;
81. PORTD = 0x00;
82. DDRD = 0x00;
83. }
85. //------------------------------------------------------------------------------
86. void init_device(void)
87. {
88. CLI();
89. init_ports();
90. MCUCR = 0x00; //Set Power control(State:Close)
91. GICR = 0x00; //Set boot guide(State:Close).
92. SEI(); //re-enable interrupts
93. //all peripherals are now initialized
94. }
97. // 计算 比例项的值
98. //------------------------------------------------------------------------------
99. float MPn_value(struct _PID *PID)
100. {
101. float myMPn = 0.0;
102. myMPn = PID->Kc *( PID->SPn - PID->PVn);
103. return myMPn;
104. }
106. //计算积分项的值
107. //------------------------------------------------------------------------------
108. float MIn_value(struct _PID *PID)
109. {
110. float myMIn = 0.0;
111. myMIn = PID->Kc*(PID->Ts/PID->Ti)*(PID->SPn - PID->PVn) + PID->Mx;
112. return myMIn;
113. }
116. //计算微分项的值
117. //------------------------------------------------------------------------------
118. float MDn_value(struct _PID *PID)
119. {
120. float myMDn = 0.0;
121. myMDn = PID->Kc * (PID->Td/PID->Ts) * (PID->PVn_1 - PID->PVn);
122. return myMDn;
123. }
125. //计算PID的结果
126. //------------------------------------------------------------------------------
127. float Mn_value(struct _PID *PID)
128. {
129. float myMn = 0.0;
130. myMn = PID->MPn + PID->MIn + PID->MDn;
131. return myMn;
132. }
134. //计算积分项的调整值
135. //------------------------------------------------------------------------------
136. float Mx_value(struct _PID *PID)
137. {
138. float myMx = 0.0;
139. if(PID->Mn > 1.0)
140. {
141. myMx = 1.0 - (PID->MPn + PID->MDn);
142. }
143. else if(PID->Mn < 0.0)
144. {
145. myMx = -(PID->MPn + PID->MDn);
146. }
147. return myMx;
148. }

运行到PID初始化函数：void init_myPID(void)时的仿真结果如下：无法全部初始化为0

运行到：
myPID->SPn = 155.5;
myPID->Kc = 13.2;
myPID->Ts = 0.2;
myPID->Ti = 600.0;
myPID->Td = 0.0;
myPID->PVn = 108.2;

重新赋值后，部分参数Ts并不为0.2