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)

#include "config.h"

struct _PID

{

float PVn; //反馈信号变量

float SPn; //设定值

float Mn; //PID运算结果

float Kc; //比例系数

float Ts; //采样时间(ms)

float Ti; //积分时间(ms)

float Td; //微分时间(ms)

float Mx; //积分项调整参数

float PVn_1;//前一次反馈变量

float MPn; //比例项的结果值

float MIn; //积分项的结果值

float MDn; //微分项的结果值

};

struct _PID *myPID;

void init_myPID(void);

void init_ports(void);

void init_device(void);

float MPn_value(struct _PID *PID);

float MIn_value(struct _PID *PID);

float MDn_value(struct _PID *PID);

float Mx_value(struct _PID *PID);

float Mn_value(struct _PID *PID);

void main (void)

{

init_device();

init_myPID();

myPID->SPn = 155.5;

myPID->Kc = 13.2;

myPID->Ts = 0.2;

myPID->Ti = 600.0;

myPID->Td = 0.0;

myPID->PVn = 108.2;

while(1)

{

myPID->MPn = MPn_value(myPID);

myPID->MDn = MDn_value(myPID);

myPID->Mx = Mx_value(myPID);

myPID->MIn = MIn_value(myPID);

myPID->Mn = Mn_value(myPID);

myPID->PVn_1 = myPID->PVn;

}

}

/******************************************************************************/

void init_myPID(void)

{

myPID->PVn = 0.0;

myPID->SPn = 0.0;

myPID->Mn = 0.0;

myPID->Kc = 0.0;

myPID->Ts = 0.0;

myPID->Ti = 0.0;

myPID->Td = 0.0;

myPID->Mx = 0.0;

myPID->PVn_1 = 0.0;

myPID->MPn = 0.0;

myPID->MIn = 0.0;

myPID->MDn = 0.0;

}

//------------------------------------------------------------------------------

void init_ports(void)

{

PORTA = 0x00; //If ADC Function was be used,the PORTA could`t set bit 1

DDRA = 0x00; //the port set input mode.

PORTB = 0x00;

DDRB = 0x00;

PORTC = 0x00; //m103 output only

DDRC = 0x00;

PORTD = 0x00;

DDRD = 0x00;

}

//------------------------------------------------------------------------------

void init_device(void)

{

CLI();

init_ports();

MCUCR = 0x00; //Set Power control(State:Close)

GICR = 0x00; //Set boot guide(State:Close).

SEI(); //re-enable interrupts

//all peripherals are now initialized

}

// 计算 比例项的值

//------------------------------------------------------------------------------

float MPn_value(struct _PID *PID)

{

float myMPn = 0.0;

myMPn = PID->Kc *( PID->SPn - PID->PVn);

return myMPn;

}

//计算积分项的值

//------------------------------------------------------------------------------

float MIn_value(struct _PID *PID)

{

float myMIn = 0.0;

myMIn = PID->Kc*(PID->Ts/PID->Ti)*(PID->SPn - PID->PVn) + PID->Mx;

return myMIn;

}

//计算微分项的值

//------------------------------------------------------------------------------

float MDn_value(struct _PID *PID)

{

float myMDn = 0.0;

myMDn = PID->Kc * (PID->Td/PID->Ts) * (PID->PVn_1 - PID->PVn);

return myMDn;

}

//计算PID的结果

//------------------------------------------------------------------------------

float Mn_value(struct _PID *PID)

{

float myMn = 0.0;

myMn = PID->MPn + PID->MIn + PID->MDn;

return myMn;

}

//计算积分项的调整值

//------------------------------------------------------------------------------

float Mx_value(struct _PID *PID)

{

float my