pid控制c語言程序
1. PID演算法溫控C語言
1. PID調試步驟
沒有一種控制演算法比PID調節規律更有效、更方便的了。現在一些時髦點的調節器基本源自PID。甚至可以這樣說：PID調節器是其它控制調節演算法的媽。
為什麼PID應用如此廣泛、又長久不衰？
因為PID解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，既系統的穩定性、快速性和准確性。調節PID的參數，可實現在系統穩定的前提下，兼顧系統的帶載能力和抗擾能力，同時，在PID調節器中引入積分項，系統增加了一個零積點，使之成為一階或一階以上的系統，這樣系統階躍響應的穩態誤差就為零。
由於自動控制系統被控對象的千差萬別，PID的參數也必須隨之變化，以滿足系統的性能要求。這就給使用者帶來相當的麻煩，特別是對初學者。下面簡單介紹一下調試PID參數的一般步驟：
1．負反饋
自動控制理論也被稱為負反饋控制理論。首先檢查系統接線，確定系統的反饋為負反饋。例如電機調速系統，輸入信號為正，要求電機正轉時，反饋信號也為正（PID演算法時，誤差=輸入-反饋），同時電機轉速越高，反饋信號越大。其餘系統同此方法。
2．PID調試一般原則
a.在輸出不振盪時，增大比例增益P。
b.在輸出不振盪時，減小積分時間常數Ti。
c.在輸出不振盪時，增大微分時間常數Td。
3．一般步驟
a.確定比例增益P
確定比例增益P 時，首先去掉PID的積分項和微分項，一般是令Ti=0、Td=0（具體見PID的參數設定說明），使PID為純比例調節。輸入設定為系統允許的最大值的60%~70%，由0逐漸加大比例增益P，直至系統出現振盪；再反過來，從此時的比例增益P逐漸減小，直至系統振盪消失，記錄此時的比例增益P，設定PID的比例增益P為當前值的60%~70%。比例增益P調試完成。
b.確定積分時間常數Ti
比例增益P確定後，設定一個較大的積分時間常數Ti的初值，然後逐漸減小Ti，直至系統出現振盪，之後在反過來，逐漸加大Ti，直至系統振盪消失。記錄此時的Ti，設定PID的積分時間常數Ti為當前值的150%~180%。積分時間常數Ti調試完成。
c.確定積分時間常數Td
積分時間常數Td一般不用設定，為0即可。若要設定，與確定 P和Ti的方法相同，取不振盪時的30%。
d.系統空載、帶載聯調，再對PID參數進行微調，直至滿足要求。
2.PID控制簡介
目前工業自動化水平已成為衡量各行各業現代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統可分為開環控制系統和閉環控制系統。一個控制系統包括控制器、感測器、變送器、執行機構、輸入輸出介面。控制器的輸出經過輸出介面、執行機構，加到被控系統上；控制系統的被控量，經過感測器，變送器，通過輸入介面送到控制器。不同的控制系統，其感測器、變送器、執行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要採用壓力感測器。電加熱控制系統的感測器是溫度感測器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發了具有PID參數自整定功能的智能調節器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應演算法來實現。有利用PID控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現PID控制的PC系統等等。 可編程式控制制器(PLC) 是利用其閉環控制模塊來實現PID控制，而可編程式控制制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網路來實現其遠程式控制制功能。
1、開環控制系統
開環控制系統(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環迴路。
2、閉環控制系統
閉環控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環控制系統均採用負反饋，又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環控制系統，眼睛便是感測器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最後作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋迴路，也就成了一個開環控制系統。另例，當一台真正的全自動洗衣機具有能連續檢查衣物是否洗凈，並在洗凈之後能自動切斷電源，它就是一個閉環控制系統。
3、階躍響應
階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時，系統的輸出。穩態誤差是指系統的響應進入穩態後，系統的期望輸出與實際輸出之差。控制系統的性能可以用穩、准、快三個字來描述。穩是指系統的穩定性(stability)，一個系統要能正常工作，首先必須是穩定的，從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統的准確性、控制精度，通常用穩態誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統輸出穩態值與期望值之差；快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。
4、PID控制的原理和特點
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以採用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。
積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入「積分項」。積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。 自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化「超前」，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入「比例」項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是「微分項」，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控製作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
5、PID控制器的參數整定
PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛採用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論採用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最後調整與完善。現在一般採用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作；(2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振盪，記下這時的比例放大系數和臨界振盪周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
3.PID控制器參數的工程整定,各種調節系統中PID參數經驗數據以下可參照：
溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
壓力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量L: P=40~100%,T=6~60s。
4. PID常用口訣：
參數整定找最佳，從小到大順序查
先是比例後積分，最後再把微分加
曲線振盪很頻繁，比例度盤要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳
曲線偏離回復慢，積分時間往下降
曲線波動周期長，積分時間再加長
曲線振盪頻率快，先把微分降下來
動差大來波動慢。微分時間應加長
理想曲線兩個波，前高後低4比1
一看二調多分析，調節質量不會低
參考資料：http://www.yuanqijian.com/bbs/htmled_topic.php?topi_id=64489
2. 8位單片機PID控制PWM的演算法如何實現，C語言計算
PID控制在8位單片機中仍然有廣泛的應用，比如溫度控制，利用比例、積分、微分補償來做恆溫補償控制，當然由於有這些數學處理，用C語言相對方便一些，以下是一個具體的實例。
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 設定目標 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常數 Proportional Const
unsigned int Integral; // 積分常數 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常數 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
};
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit data1=P1^0;
sbit clk=P1^1;
sbit plus=P2^0;
sbit subs=P2^1;
sbit stop=P2^2;
sbit output=P3^4;
sbit DQ=P3^3;
unsigned char flag,flag_1=0;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調節參數
unsigned char set_temper=35;
unsigned char temper;
unsigned char i;
unsigned char j=0;
unsigned int s;
/***********************************************************
延時子程序,延時時間以12M晶振為准,延時時間為30us×time
***********************************************************/
void delay(unsigned char time)
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<time;n++)
for(m=0;m<2;m++){}
}
/***********************************************************
寫一位數據子程序
***********************************************************/
void write_bit(unsigned char bitval)
{
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/
if(bitval==1)
{
_nop_();
DQ=1; /*如要寫1，則將匯流排置高*/
}
delay(5); /*延時90us供DA18B20采樣*/
DQ=1; /*釋放DQ匯流排*/
_nop_();
_nop_();
EA=1;
}
/***********************************************************
寫一位元組數據子程序
***********************************************************/
void write_byte(unsigned char val)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
EA=0;
TR0=0;
for(i=0;i<8;i++) /*寫一位元組數據，一次寫一位*/
{
temp=val>>i; /*移位操作，將本次要寫的位移到最低位*/
temp=temp&1;
write_bit(temp); /*向匯流排寫該位*/
}
delay(7); /*延時120us後*/
// TR0=1;
EA=1;
}
/***********************************************************
讀一位數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_bit()
{
unsigned char i,value_bit;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ，開始讀時序*/
_nop_();
_nop_();
DQ=1; /*釋放匯流排*/
for(i=0;i<2;i++){}
value_bit=DQ;
EA=1;
return(value_bit);
}
/***********************************************************
讀一位元組數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_byte()
{
unsigned char i,value=0;
EA=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(read_bit()) /*讀一位元組數據，一個時序中讀一次，並作移位處理*/
value|=0x01<<i;
delay(4); /*延時80us以完成此次都時序，之後再讀下一數據*/
}
EA=1;
return(value);
}
/***********************************************************
復位子程序
***********************************************************/
unsigned char reset()
{
unsigned char presence;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ匯流排開始復位*/
delay(30); /*保持低電平480us*/
DQ=1; /*釋放匯流排*/
delay(3);
presence=DQ; /*獲取應答信號*/
delay(28); /*延時以完成整個時序*/
EA=1;
return(presence); /*返回應答信號，有晶元應答返回0,無晶元則返回1*/
}
/***********************************************************
獲取溫度子程序
***********************************************************/
void get_temper()
{
unsigned char i,j;
do
{
i=reset(); /*復位*/
} while(i!=0); /*1為無反饋信號*/
i=0xcc; /*發送設備定位命令*/
write_byte(i);
i=0x44; /*發送開始轉換命令*/
write_byte(i);
delay(180); /*延時*/
do
{
i=reset(); /*復位*/
} while(i!=0);
i=0xcc; /*設備定位*/
write_byte(i);
i=0xbe; /*讀出緩沖區內容*/
write_byte(i);
j=read_byte();
i=read_byte();
i=(i<<4)&0x7f;
s=(unsigned int)(j&0x0f); //得到小數部分
s=(s*100)/16;
j=j>>4;
temper=i|j; /*獲取的溫度放在temper中*/
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID)); //全部初始化為0
}
/*====================================================================================================
PID計算部分
=====================================================================================================*/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error // 比例項
+ pp->Integral * pp->SumError // 積分項
+ pp->Derivative * dError); // 微分項
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
void compare_temper()
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper) //是否設置的溫度大於實際溫度
{
if(set_temper-temper>1) //設置的溫度比實際的溫度是否是大於1度
{
high_time=100; //如果是，則全速加熱
low_time=0;
}
else //如果是在1度范圍內，則運行PID計算
{
for(i=0;i<10;i++)
{
get_temper(); //獲取溫度
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<=100)
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time= (100-high_time);
}
}
else if(set_temper<=temper)
{
if(temper-set_temper>0)
{
high_time=0;
low_time=100;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{
get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<100)
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0;
low_time= (100-high_time);
}
}
// else
// {}
}
/*****************************************************
T0中斷服務子程序，用於控制電平的翻轉 ,40us*100=4ms周期
******************************************************/
void serve_T0() interrupt 1 using 1
{
if(++count<=(high_time))
output=1;
else if(count<=100)
{
output=0;
}
else
count=0;
TH0=0x2f;
TL0=0xe0;
}
/*****************************************************
串列口中斷服務程序，用於上位機通訊
******************************************************/
void serve_sio() interrupt 4 using 2
{
/* EA=0;
RI=0;
i=SBUF;
if(i==2)
{
while(RI==0){}
RI=0;
set_temper=SBUF;
SBUF=0x02;
while(TI==0){}
TI=0;
}
else if(i==3)
{
TI=0;
SBUF=temper;
while(TI==0){}
TI=0;
}
EA=1; */
}
void disp_1(unsigned char disp_num1[6])
{
unsigned char n,a,m;
for(n=0;n<6;n++)
{
// k=disp_num1[n];
for(a=0;a<8;a++)
{
clk=0;
m=(disp_num1[n]&1);
disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;
if(m==1)
data1=1;
else
data1=0;
_nop_();
clk=1;
_nop_();
}
}
}
/*****************************************************
顯示子程序
功能：將占空比溫度轉化為單個字元，顯示占空比和測得到的溫度
******************************************************/
void display()
{
unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};
unsigned char disp_num[6];
unsigned int k,k1;
k=high_time;
k=k%1000;
k1=k/100;
if(k1==0)
disp_num[0]=0;
else
disp_num[0]=0x60;
k=k%100;
disp_num[1]=number[k/10];
disp_num[2]=number[k%10];
k=temper;
k=k%100;
disp_num[3]=number[k/10];
disp_num[4]=number[k%10]+1;
disp_num[5]=number[s/10];
disp_1(disp_num);
}
/***********************************************************
主程序
***********************************************************/
void main()
{
unsigned char z;
unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0;
unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2};
TMOD=0x21;
TH0=0x2f;
TL0=0x40;
SCON=0x50;
PCON=0x00;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
PS=1;
EA=1;
EX1=0;
ET0=1;
ES=1;
TR0=1;
TR1=1;
high_time=50;
low_time=50;
PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure
spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients 比例常數 Proportional Const
spid.Integral = 8; //積分常數 Integral Const
spid.Derivative =6; //微分常數 Derivative Const
spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint 設定目標 Desired Value
while(1)
{
if(plus==0)
{
EA=0;
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(plus==0)
{
set_temper++;
flag=0;
}
}
else if(subs==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;a<102;b++){}
if(subs==0)
{
set_temper--;
flag=0;
}
}
else if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
{
flag=0;
break;
}
EA=1;
}
get_temper();
b=temper;
if(flag_2==1)
a=b;
if((abs(a-b))>5)
temper=a;
else
temper=b;
a=temper;
flag_2=0;
if(++count1>30)
{
display();
count1=0;
}
compare_temper();
}
TR0=0;
z=1;
while(1)
{
EA=0;
if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
disp_1(phil);
// break;
}
EA=1;
}
}
3. 基於單片機AT89c51的數字PID控制直流電機PWM調速系統C語言程序
首先弄清楚PID是一種控制演算法！！！
1，「如果用單片機恆溫可以使溫度到達預定值就停止加熱，低了就加熱，用一個溫度感測器反饋，這樣算是一個自動控制嗎」你這是控制系統，但是效果會非常差，尤其是對於溫度控制這種大慣性系統，達到預定值就停止加熱，但是由於慣性，溫度肯定會繼續上升，電爐燒水的時候，水開了，斷電之後水還要沸騰一定時間的（沸騰是很消耗能量的，由此可見如果是加熱的話溫度上升更嚴重，你也可以自己用溫度計試試看）；「低了就加熱」是同樣的道理。如果系大宴高統對控制精度有要求，你這樣做肯定達不到要求。PID是一種控制演算法，相對於其他控制演算法來說算是最簡單的了。PID能夠做到在溫度快要達到設定值的時候降低加熱功率，讓溫度上升速度變慢，最終穩定在設定值。如果用你的直接控制，溫度會在設定值上下振盪，永遠不會停在設定值。
2，一般的控制系統都需要加反饋，以構成閉環控制系統，相對的還有開環控制系統。開環控制系統，舉個例子，就是你加熱的時候事先計算好大約需要多少熱量，然後考慮一下環境影響，計算出加熱時間，然後控制加熱系統按照你這個時間加熱。你覺得這樣的系統能夠穩定工作嗎？環境稍稍有變動就掛了！開環控制系統的特點就是很祥改容易受到環境的影響；閉環控制系統就穩定很多，你用1L水可用，2L水也行，500W電能用，1000W電爐也能用，這就是閉環的優點。
因此，大多數的控制系統都是閉環的，開環很少單獨使用，即使用到了也是有閉環的。開環其實也是有優點的，開環在控制系統裡面叫做前饋（跟反饋對應的），比如你的系統裡面電源電壓上升了，加熱速度肯定會變快，如果你對電源電壓采樣，將采樣的結果輸入到閉環裡面，對閉環做一個輕微的修正，控制的精度會更好，這就是開環的優勢，它是超前的，能夠預知結果（根據地源電壓提高就能知道需要降低輸出功率了）。
說完這些，你應該明白了，反饋是必需的（前饋也可以要，但是不是必需的），PID不能被滾尺取代（除非你用其它更復雜的控制演算法）。
4. PID演算法的C語言實現
基本流程
積分環節：主要是用來消除 靜差 （系統穩定後輸出值和設定值之間的差值，積分環節實際襪臘唯上就是偏差累積的過程，把累積的誤差加到原來系統上以抵消系統造成的靜差）
微分環節：反映了偏差信號的變化規律，根據偏差信號的變化規律來進行超前調節，從而增加系統的快速性
對上述公式進行離散化（采樣）：兩個公式
增量型PID:
通過告培增量型PID公式可以看出，最終表達結果和最近三次的偏差有關，最終輸出結果應該為：
首先定義結構變數體：
然後初始化變數
最後編寫控制演算法
基本演算法，沒有考慮死區問題，沒有設定上下限
在啟動、結束或大幅度增減設定時，短時間內系統輸出有很大的偏差，會造成局納PID運算的積分積累，導致控制量超過執行機構可能允許的最大動作范圍對應的極限控制量，從而引起較大的超調，甚至是振盪。
為了克服這個問題，引入積分分離的概念，即當被控量和設定值偏差較大時，取消積分作用；當被控量接近設定值時，引入積分控制，以消除靜差，提高精度。
abs ：絕對值
令index=0使積分環節失效
積分飽和現象：如果系統存在一個方向的偏差，PID控制器的輸出由於積分作用的不斷累加而加大，從而導致執行機構達到極限位置。此時計算器輸出量超出正常運行范圍而進入飽和區，一旦系統出現反向偏差，輸出量將逐漸從飽和區退出，進入飽和區越深則退出飽和區時間越長，在這段時間里，執行機構仍然停留在極限位置而不隨偏差反向而立即做出相應改變，造成性能惡化。
採用梯形積分能夠減小余差，提高精度
改變積分系數，若偏差大，積分作用減弱，系數減小；若偏差小，積分作用增強，系數增大。
變積分PID的基本思想是設法改變積分項的累加速度，使其與偏差大小對應。
使整個系統的穩定速度非常快
比例系數Kp的作用是加快系統的響應速度提高系統的調節精度
積分系數Ki的作用是消除系統的穩態誤差
微分系數Kd的作用是改善系統的動態特性
反應系統性能的兩個參數是系統誤差和誤差變化律
5. 溫度控制的PID演算法的C語言程序
//PID演算法溫控C語言2008-08-17 18:58
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 設定目標 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常數 Proportional Const
unsigned int Integral; // 積分常數 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常數 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
};
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit data1=P1^0;
sbit clk=P1^1;
sbit plus=P2^0;
sbit subs=P2^1;
sbit stop=P2^2;
sbit output=P3^4;
sbit DQ=P3^3;
unsigned char flag,flag_1=0;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調節參數
unsigned char set_temper=35;
unsigned char temper;
unsigned char i;
unsigned char j=0;
unsigned int s;
/***********************************************************
延時子程序,延時時間以12M晶振為准,延時時間為30us×time
***********************************************************/
void delay(unsigned char time)
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<time;n++)
for(m=0;m<2;m++){}
}
/***********************************************************
寫一位數據子程序
***********************************************************/
void write_bit(unsigned char bitval)
{
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/
if(bitval==1)
{
_nop_();
DQ=1; /*如要寫1，則將匯流排置高*/
}
delay(5); /*延時90us供DA18B20采樣*/
DQ=1; /*釋放DQ匯流排*/
_nop_();
_nop_();
EA=1;
}
/***********************************************************
寫一位元組數據子程序
***********************************************************/
void write_byte(unsigned char val)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
EA=0; /*關中斷*/
TR0=0;
for(i=0;i<8;i++) /*寫一位元組數據，一次寫一位*/
{
temp=val>>i; /*移位操作，將本次要寫的位移到最低位*/
temp=temp&1;
write_bit(temp); /*向匯流排寫該位*/
}
delay(7); /*延時120us後*/
// TR0=1;
EA=1; /*開中斷*/
}
/***********************************************************
讀一位數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_bit()
{
unsigned char i,value_bit;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ，開始讀時序*/
_nop_();
_nop_();
DQ=1; /*釋放匯流排*/
for(i=0;i<2;i++){}
value_bit=DQ;
EA=1;
return(value_bit);
}
/***********************************************************
讀一位元組數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_byte()
{
unsigned char i,value=0;
EA=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(read_bit()) /*讀一位元組數據，一個時序中讀一次，並作移位處理*/
value|=0x01<<i;
delay(4); /*延時80us以完成此次都時序，之後再讀下一數據*/
}
EA=1;
return(value);
}
/***********************************************************
復位子程序
***********************************************************/
unsigned char reset()
{
unsigned char presence;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ匯流排開始復位*/
delay(30); /*保持低電平480us*/
DQ=1; /*釋放匯流排*/
delay(3);
presence=DQ; /*獲取應答信號*/
delay(28); /*延時以完成整個時序*/
EA=1;
return(presence); /*返回應答信號，有晶元應答返回0,無晶元則返回1*/
}
/***********************************************************
獲取溫度子程序
***********************************************************/
void get_temper()
{
unsigned char i,j;
do
{
i=reset(); /*復位*/
}while(i!=0); /*1為無反饋信號*/
i=0xcc; /*發送設備定位命令*/
write_byte(i);
i=0x44; /*發送開始轉換命令*/
write_byte(i);
delay(180); /*延時*/
do
{
i=reset(); /*復位*/
}while(i!=0);
i=0xcc; /*設備定位*/
write_byte(i);
i=0xbe; /*讀出緩沖區內容*/
write_byte(i);
j=read_byte();
i=read_byte();
i=(i<<4)&0x7f;
s=(unsigned int)(j&0x0f);
s=(s*100)/16;
j=j>>4;
temper=i|j; /*獲取的溫度放在temper中*/
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID));
}
/*====================================================================================================
PID計算部分
=====================================================================================================*/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error//比例
+ pp->Integral * pp->SumError //積分項
+ pp->Derivative * dError); // 微分項
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
compare_temper()
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper)
{
if(set_temper-temper>1)
{
high_time=100;
low_time=0;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<=100)
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time= (100-high_time);
}
}
else if(set_temper<=temper)
{
if(temper-set_temper>0)
{
high_time=0;
low_time=100;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{ get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<100)
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0;
low_time= (100-high_time);
}
}
// else
// {}
}
/*****************************************************
T0中斷服務子程序，用於控制電平的翻轉 ,40us*100=4ms周期
******************************************************/
void serve_T0() interrupt 1 using 1
{
if(++count<=(high_time))
output=1;
else if(count<=100)
{
output=0;
}
else
count=0;
TH0=0x2f;
TL0=0xe0;
}
/*****************************************************
串列口中斷服務程序，用於上位機通訊
******************************************************/
void serve_sio() interrupt 4 using 2
{
/* EA=0;
RI=0;
i=SBUF;
if(i==2)
{
while(RI==0){}
RI=0;
set_temper=SBUF;
SBUF=0x02;
while(TI==0){}
TI=0;
}
else if(i==3)
{
TI=0;
SBUF=temper;
while(TI==0){}
TI=0;
}
EA=1; */
}
void disp_1(unsigned char disp_num1[6])
{
unsigned char n,a,m;
for(n=0;n<6;n++)
{
// k=disp_num1[n];
for(a=0;a<8;a++)
{
clk=0;
m=(disp_num1[n]&1);
disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;
if(m==1)
data1=1;
else
data1=0;
_nop_();
clk=1;
_nop_();
}
}
}
/*****************************************************
顯示子程序
功能：將占空比溫度轉化為單個字元，顯示占空比和測得到的溫度
******************************************************/
void display()
{
unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};
unsigned char disp_num[6];
unsigned int k,k1;
k=high_time;
k=k%1000;
k1=k/100;
if(k1==0)
disp_num[0]=0;
else
disp_num[0]=0x60;
k=k%100;
disp_num[1]=number[k/10];
disp_num[2]=number[k%10];
k=temper;
k=k%100;
disp_num[3]=number[k/10];
disp_num[4]=number[k%10]+1;
disp_num[5]=number[s/10];
disp_1(disp_num);
}
/***********************************************************
主程序
***********************************************************/
main()
{
unsigned char z;
unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0;
unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2};
TMOD=0x21;
TH0=0x2f;
TL0=0x40;
SCON=0x50;
PCON=0x00;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
PS=1;
EA=1;
EX1=0;
ET0=1;
ES=1;
TR0=1;
TR1=1;
high_time=50;
low_time=50;
PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure
spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients
spid.Integral = 8;
spid.Derivative =6;
spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint
while(1)
{
if(plus==0)
{
EA=0;
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(plus==0)
{
set_temper++;
flag=0;
}
}
else if(subs==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;a<102;b++){}
if(subs==0)
{
set_temper--;
flag=0;
}
}
else if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
{
flag=0;
break;
}
EA=1;
}
get_temper();
b=temper;
if(flag_2==1)
a=b;
if((abs(a-b))>5)
temper=a;
else
temper=b;
a=temper;
flag_2=0;
if(++count1>30)
{
display();
count1=0;
}
compare_temper();
}
TR0=0;
z=1;
while(1)
{
EA=0;
if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
disp_1(phil);
// break;
}
EA=1;
}
}
//DS18b20 子程序
#include <REG52.H>
sbit DQ=P2^1; //定義埠
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned int word;
//延時
void delay(word useconds)
{
for(;useconds>0;useconds--);
}
//復位
byte ow_reset(void)
{
byte presence;
DQ=0; //DQ低電平
delay(29); //480us
DQ=1; //DQ高電平
delay(3); //等待
presence=DQ; //presence信號
delay(25);
return(presence);
} //0允許，1禁止
//從1-wire 匯流排上讀取一個位元組
byte read_byte(viod)
{
byte i;
byte value=0;
for (i=8;i>0;i--)
{
value>>=1;
DQ=0;
DQ=1;
delay(1);
if(DQ)value|=0x80;
delay(6);
}
return(value);
}
//向1-wire匯流排上寫一個位元組
void write_byte(char val)
{
byte i;
for (i=8;i>0;i--) //一次寫一個位元組
{
DQ=0;
DQ=val&0x01;
delay(5);
DQ=1;
val=val/2;
}
delay(5);
}
//讀取溫度
char Read_Temperature(void)
{
union{
byte c[2];
int x;
}temp;
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0xBE);
temp.c[1]=read_byte();
temp.c[0]=read_byte();
ow_reset();
write_byte(0xCC);
write_byte(0x44);
return temp.x/2;
}
6. 高精度的恆溫控制PID程序，8位MCU用C語言
以下程序供參考：
//51 溫度PID經典演算法
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 設定目標 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常數 Proportional Const
unsigned int Integral; // 積分常數 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常數 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
};
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit data1=P1^0;
sbit clk=P1^1;
sbit plus=P2^0;
sbit subs=P2^1;
sbit stop=P2^2;
sbit output=P3^4;
sbit DQ=P3^3;
unsigned char flag,flag_1=0;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調節參數
unsigned char set_temper=25;
unsigned char temper;
unsigned char i;
unsigned char j=0;
unsigned int s;
/***********************************************************
延時子程序,延時時間以12M晶振為准,延時時間為30us×time
***********************************************************/
void delay(unsigned char time)
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<time;n++)
for(m=0;m<2;m++){}
}
/***********************************************************
寫一位數據子程序
***********************************************************/
void write_bit(unsigned char bitval)
{
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/
if(bitval==1)
{
_nop_();
DQ=1; /*如要寫1，則將匯流排置高*/
}
delay(5); /*延時90us供DA18B20采樣*/
DQ=1; /*釋放DQ匯流排*/
_nop_();
_nop_();
EA=1;
}
/***********************************************************
寫一位元組數據子程序
***********************************************************/
void write_byte(unsigned char val)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
EA=0;
TR0=0;
for(i=0;i<8;i++) /*寫一位元組數據，一次寫一位*/
{
temp=val>>i; /*移位操作，將本次要寫的位移到最低位*/
temp=temp&1;
write_bit(temp); /*向匯流排寫該位*/
}
delay(7); /*延時120us後*/
// TR0=1;
EA=1;
}
/***********************************************************
讀一位數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_bit()
{
unsigned char i,value_bit;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ，開始讀時序*/
_nop_();
_nop_();
DQ=1; /*釋放匯流排*/
for(i=0;i<2;i++){}
value_bit=DQ;
EA=1;
return(value_bit);
}
/***********************************************************
讀一位元組數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_byte()
{
unsigned char i,value=0;
EA=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(read_bit()) /*讀一位元組數據，一個時序中讀一次，並作移位處理*/
value|=0x01<<i;
delay(4); /*延時80us以完成此次都時序，之後再讀下一數據*/
}
EA=1;
return(value);
}
/***********************************************************
復位子程序
***********************************************************/
unsigned char reset()
{
unsigned char presence;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ匯流排開始復位*/
delay(30); /*保持低電平480us*/
DQ=1; /*釋放匯流排*/
delay(3);
presence=DQ; /*獲取應答信號*/
delay(28); /*延時以完成整個時序*/
EA=1;
return(presence); /*返回應答信號，有晶元應答返回0,無晶元則返回1*/
}
/***********************************************************
獲取溫度子程序
***********************************************************/
void get_temper()
{
unsigned char i,j;
do
{
i=reset(); /*復位*/
} while(i!=0); /*1為無反饋信號*/
i=0xcc; /*發送設備定位命令*/
write_byte(i);
i=0x44; /*發送開始轉換命令*/
write_byte(i);
delay(180); /*延時*/
do
{
i=reset(); /*復位*/
} while(i!=0);
i=0xcc; /*設備定位*/
write_byte(i);
i=0xbe; /*讀出緩沖區內容*/
write_byte(i);
j=read_byte();
i=read_byte();
i=(i<<4)&0x7f;
s=(unsigned int)(j&0x0f); //得到小數部分
s=(s*100)/16;
j=j>>4;
temper=i|j; /*獲取的溫度放在temper中*/
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID)); //全部初始化為0
}
/*====================================================================================================
PID計算部分
=====================================================================================================*/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error // 比例項
+ pp->Integral * pp->SumError // 積分項
+ pp->Derivative * dError); // 微分項
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
void compare_temper()
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper) //是否設置的溫度大於實際溫度
{
if(set_temper-temper>1) //設置的溫度比實際的溫度是否是大於1度
{
high_time=100; //如果是，則全速加熱
low_time=0;
}
else //如果是在1度范圍內，則運行PID計算
{
for(i=0;i<10;i++)
{
get_temper(); //獲取溫度
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<=100)
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time= (100-high_time);
}
}
else if(set_temper<=temper)
{
if(temper-set_temper>0)
{
high_time=0;
low_time=100;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{
get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<100)
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0;
low_time= (100-high_time);
}
}
// else
// {}
}
/*****************************************************
T0中斷服務子程序，用於控制電平的翻轉 ,40us*100=4ms周期
******************************************************/
void serve_T0() interrupt 1 using 1
{
if(++count<=(high_time))
output=1;
else if(count<=100)
{
output=0;
}
else
count=0;
TH0=0x2f;
TL0=0xe0;
}
/*****************************************************
串列口中斷服務程序，用於上位機通訊
******************************************************/
void serve_sio() interrupt 4 using 2
{
/* EA=0;
RI=0;
i=SBUF;
if(i==2)
{
while(RI==0){}
RI=0;
set_temper=SBUF;
SBUF=0x02;
while(TI==0){}
TI=0;
}
else if(i==3)
{
TI=0;
SBUF=temper;
while(TI==0){}
TI=0;
}
EA=1; */
}
void disp_1(unsigned char disp_num1[6])
{
unsigned char n,a,m;
for(n=0;n<6;n++)
{
// k=disp_num1[n];
for(a=0;a<8;a++)
{
clk=0;
m=(disp_num1[n]&1);
disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;
if(m==1)
data1=1;
else
data1=0;
_nop_();
clk=1;
_nop_();
}
}
}
/*****************************************************
顯示子程序
功能：將占空比溫度轉化為單個字元，顯示占空比和測得到的溫度
******************************************************/
void display()
{
unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};
unsigned char disp_num[6];
unsigned int k,k1;
k=high_time;
k=k%1000;
k1=k/100;
if(k1==0)
disp_num[0]=0;
else
disp_num[0]=0x60;
k=k%100;
disp_num[1]=number[k/10];
disp_num[2]=number[k%10];
k=temper;
k=k%100;
disp_num[3]=number[k/10];
disp_num[4]=number[k%10]+1;
disp_num[5]=number[s/10];
disp_1(disp_num);
}
/***********************************************************
主程序
***********************************************************/
void main()
{
unsigned char z;
unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0;
unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2};
TMOD=0x21;
TH0=0x2f;
TL0=0x40;
SCON=0x50;
PCON=0x00;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
PS=1;
EA=1;
EX1=0;
ET0=1;
ES=1;
TR0=1;
TR1=1;
high_time=50;
low_time=50;
PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure
spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients 比例常數 Proportional Const
spid.Integral = 8; //積分常數 Integral Const
spid.Derivative =6; //微分常數 Derivative Const
spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint 設定目標 Desired Value
while(1)
{
if(plus==0)
{
EA=0;
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(plus==0)
{
set_temper++;
flag=0;
}
}
else if(subs==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;a<102;b++){}
if(subs==0)
{
set_temper--;
flag=0;
}
}
else if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
{
flag=0;
break;
}
EA=1;
}
get_temper();
b=temper;
if(flag_2==1)
a=b;
if((abs(a-b))>5)
temper=a;
else
temper=b;
a=temper;
flag_2=0;
if(++count1>30)
{
display();
count1=0;
}
compare_temper();
}
TR0=0;
z=1;
while(1)
{
EA=0;
if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
disp_1(phil);
// break;
}
EA=1;
}
}
7. pid控制的C語言編程
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
int main(int argc,int **argv)
{
int pid=fork();
if(pid==-1)
{
printf("error");
}
else if(pid==0)
{
printf("This is the child process!\n");
}
else
{
printf("This is the parent process! child process id=%d\n",pid);
}
return 0;
}
首先為什麼這段代碼gcc編譯不了，只能用g++編譯，gcc編譯顯示結果如下
Undefined first referenced
symbol in file
__gxx_personality_v0 /var/tmp//ccuHN8IS.o
ld: fatal: Symbol referencing errors. No output written to t5
collect2: ld returned 1 exit status
其次，g++編譯後運行結果如下
This is the parent process! child process id=27406
This is the child process!
8. 哪位有溫度PID控制的C語言程序
#include <stdio.h>
#include<math.h>
struct _pid {
int pv; /*integer that contains the process value*/
int sp; /*integer that contains the set point*/
float integral;
float pgain;
float igain;
float dgain;
int deadband;
int last_error;
};
struct _pid warm,*pid;
int process_point, set_point,dead_band;
float p_gain, i_gain, d_gain, integral_val,new_integ;;
/*------------------------------------------------------------------------
pid_init
DESCRIPTION This function initializes the pointers in the _pid structure
to the process variable and the setpoint. *pv and *sp are
integer pointers.
------------------------------------------------------------------------*/
void pid_init(struct _pid *warm, int process_point, int set_point)
{
struct _pid *pid;
pid = warm;
pid->pv = process_point;
pid->sp = set_point;
}
/*------------------------------------------------------------------------
pid_tune
DESCRIPTION Sets the proportional gain (p_gain), integral gain (i_gain),
derivitive gain (d_gain), and the dead band (dead_band) of
a pid control structure _pid.
------------------------------------------------------------------------*/
void pid_tune(struct _pid *pid, float p_gain, float i_gain, float d_gain, int dead_band)
{
pid->pgain = p_gain;
pid->igain = i_gain;
pid->dgain = d_gain;
pid->deadband = dead_band;
pid->integral= integral_val;
pid->last_error=0;
}
/*------------------------------------------------------------------------
pid_setinteg
DESCRIPTION Set a new value for the integral term of the pid equation.
This is useful for setting the initial output of the
pid controller at start up.
------------------------------------------------------------------------*/
void pid_setinteg(struct _pid *pid,float new_integ)
{
pid->integral = new_integ;
pid->last_error = 0;
}
/*------------------------------------------------------------------------
pid_bumpless
DESCRIPTION Bumpless transfer algorithim. When suddenly changing
setpoints, or when restarting the PID equation after an
extended pause, the derivative of the equation can cause
a bump in the controller output. This function will help
smooth out that bump. The process value in *pv should
be the updated just before this function is used.
------------------------------------------------------------------------*/
void pid_bumpless(struct _pid *pid)
{
pid->last_error = (pid->sp)-(pid->pv);
}
/*------------------------------------------------------------------------
pid_calc
DESCRIPTION Performs PID calculations for the _pid structure *a. This function uses the positional form of the pid equation, and incorporates an integral winp prevention algorithim. Rectangular integration is used, so this function must be repeated on a consistent time basis for accurate control.
RETURN VALUE The new output value for the pid loop.
USAGE #include "control.h"*/
float pid_calc(struct _pid *pid)
{
int err;
float pterm, dterm, result, ferror;
err = (pid->sp) - (pid->pv);
if (abs(err) > pid->deadband)
{
ferror = (float) err; /*do integer to float conversion only once*/
pterm = pid->pgain * ferror;
if (pterm > 100 || pterm < -100)
{
pid->integral = 0.0;
}
else
{
pid->integral += pid->igain * ferror;
if (pid->integral > 100.0)
{
pid->integral = 100.0;
}
else if (pid->integral < 0.0) pid->integral = 0.0;
}
dterm = ((float)(err - pid->last_error)) * pid->dgain;
result = pterm + pid->integral + dterm;
}
else result = pid->integral;
pid->last_error = err;
return (result);
}
void main(void)
{
float display_value;
int count=0;
pid = &warm;
// printf("Enter the values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain \n");
// scanf("%d%d%f%f%f", &process_point, &set_point, &p_gain, &i_gain, &d_gain);
process_point = 30;
set_point = 40;
p_gain = (float)(5.2);
i_gain = (float)(0.77);
d_gain = (float)(0.18);
dead_band = 2;
integral_val =(float)(0.01);
printf("The values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain \n");
printf(" %6d %6d %4f %4f %4f\n", process_point, set_point, p_gain, i_gain, d_gain);
printf("Enter the values of Process point\n");
while(count<=20)
{
scanf("%d",&process_point);
pid_init(&warm, process_point, set_point);
pid_tune(&warm, p_gain,i_gain,d_gain,dead_band);
pid_setinteg(&warm,0.0); //pid_setinteg(&warm,30.0);
//Get input value for process point
pid_bumpless(&warm);
// how to display output
display_value = pid_calc(&warm);
printf("%f\n", display_value);
//printf("\n%f%f%f%f",warm.pv,warm.sp,warm.igain,warm.dgain);
count++;
}
}
以上程序僅供參考！
我畢業設計是PID溫控！不過是PLC的！看過一天PID控制演算法程序!
9. 誰能幫我用C語言編寫「積分分離式PID控制器」及「微分先行式PID控制器」。
這是C語言的悄世察程序用的的積分分離，增量式演算法你可以看看~在我用的片子是89C52
/*********************************************************/
/* 名稱啟茄: float PIDprocess1 */
/* 功能: PID adjust */
/* 說明: */
/* 調用: */
/* 輸入: float xdata *Yn, float xdata *Rn */
/* 返回返兆值: deltaPn */
/*********************************************************/
float PIDprocess1()
{
int data E_0;
float data deltaPn,deltaPi,deltaPp,deltaPd,PsumCopy;
E_0=SetTemperature1-CurrentTemperature1;
if(abs(E_0)>Emax)
{
deltaPp=(float)Kp*(E_0-E_11);
deltaPd=(float)Kd*(E_0-2*E_11+E_21);
// if(deltaPd>=dPdmax) deltaPd=0;
deltaPn=deltaPp+deltaPd;
}
else
{
if(abs(E_0)>E0)
{
deltaPi=(float)Ki*E_0*(Emax-abs(E_0))/(Emax-E0);
}
else
{ //小誤差時的處理
deltaPi=(float)Ki*E_0;
// if(fabs(deltaPi)<dPimin) deltaPi=0;
}
deltaPp=(float)Kp*(E_0-E_11);
deltaPd=(float)Kd*(E_0-2*E_11+E_21);
// if(deltaPd>=dPdmax) deltaPd=0;
deltaPn=deltaPp+deltaPi+deltaPd;
}
/* if(fabs(deltaPn)>dPmax)
{
if(deltaPn>0) deltaPn=dPmax;
else deltaPn=-dPmax;
} */
Psum1+=deltaPn;
PsumCopy=Psum1;
if(PsumCopy>Pmax) PsumCopy=Pmax;
if(PsumCopy<Pmin) PsumCopy=Pmin;
E_21=E_11;
E_11=E_0;
return(PsumCopy);
}
/*********************************************************/
/* 名稱: float PIDprocess2 */
/* 功能: PID adjust */
/* 說明: */
/* 調用: */
/* 輸入: float xdata Yn, float xdata Rn */
/* 返回值: Psum2 */
/*********************************************************/
float PIDprocess2()
{
int data E_0;
float data deltaPn,deltaPi,PsumCopy;
E_0=SetTemperature2-CurrentTemperature2;
if(abs(E_0)>Emax)
{
deltaPn=(float)Kp*(E_0-E_12)+(float)Kd*(E_0-2*E_12+E_22);
}
else
{
if(abs(E_0)>E0)
{
deltaPi=(float)Ki*E_0*(Emax-abs(E_0))/(Emax-E0);
}
else
{ //小誤差時的處理
deltaPi=(float)Ki*E_0;
}
deltaPn=(float)Kp*(E_0-E_12)+deltaPi+(float)Kd*(E_0-2*E_12+E_22);
}
/* if(fabs(deltaPn)>dPmax)
{
if(deltaPn>0) deltaPn=dPmax;
else deltaPn=-dPmax;
}*/
Psum2+=deltaPn;
PsumCopy=Psum2;
if(PsumCopy>Pmax) PsumCopy=Pmax;
if(PsumCopy<Pmin) PsumCopy=Pmin;
E_22=E_12;
E_12=E_0;
return(PsumCopy);
}
10. C語言編程，怎麼計算PID控制
Step 7寫的PID控制的FC模塊。帶"_IN"與帶"_OUT"的變數，如果前綴是一樣的，要求連接同一個變數。
FUNCTION FC1 : VOID
VAR_INPUT
Run:BOOL; //True-運行，False-停止
Auto:BOOL; //True-自動，False-手動
ISW:BOOL; //True-積分有效，False-積分無效
DSW:BOOL; //True-微分有效，False-微分無效
SetMV:REAL; //手動時的開度設定值
SVSW:REAL; //當設定值低於SVSW時，開度為零
PV:REAL; //測量值
SV:REAL; //設定值
DeadBand:REAL; //死區大小
PBW:REAL; //比例帶大小
IW:REAL; //積分帶大小
DW:REAL; //微分帶大小
dErr_IN:REAL; //誤差累積
LastPV_IN:REAL; //上一控制周期的測量值
END_VAR
VAR_OUTPUT
MV:REAL; //輸出開度
dErr_OUT:REAL; //誤差累積
LastPV_OUT:REAL;//上一控制周期的測量值
END_VAR
VAR
Err:REAL; //誤差
dErr:REAL; //誤差累積
PBH:REAL; //比例帶上限
PBL:REAL; //比例帶下限
PVC:REAL; //測量值在一個控制周期內的變化率，即測量值變化速率
P:REAL; //比例項
I:REAL; //積分項
D:REAL; //微分項
END_VAR
IF Run=1 THEN
IF Auto=1 THEN
IF SV>=SVSW THEN
Err:=SV-PV;
PBH:=SV+PBW;
PBL:=SV-PBW;
IF PV<PBL THEN
MV:=1;
ELSIF PV>PBH THEN
MV:=0;
ELSE
P:=(PBH-PV)/(PBH-PBL); //計算比例項
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////以下為積分項的計算//////////////////////////////////////////////////////////////
IF ISW=1 THEN
dErr:=dErr_IN;
IF (PV<(SV-DeadBand)) OR (PV>(SV+DeadBand)) THEN
IF (dErr+Err)<(0-IW) THEN
dErr:=0-IW;
ELSIF (dErr+Err)>IW THEN
dErr:=IW;
ELSE
dErr:=dErr+Err;
END_IF;
END_IF;
I:=dErr/IW;
dErr_OUT:=dErr;
ELSE
I:=0;
END_IF;
/////////////////////////////////////////////以上為積分項的計算//////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////以下為微分項的計算//////////////////////////////////////////////////////////////
IF DSW=1 THEN
PVC:=LastPV_IN-PV;
D:=PVC/DW;
LastPV_OUT:=PV;
ELSE
D:=0;
END_IF;
/////////////////////////////////////////////以上為微分項的計算//////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
IF (P+I+D)>1 THEN
MV:=1;
ELSIF (P+I+D)<0 THEN
MV:=0;
ELSE
MV:=P+I+D;
END_IF;
END_IF;
ELSE
MV:=0;
END_IF;
ELSE
MV:=SetMV;
END_IF;
ELSE
MV:=0;
END_IF;
END_FUNCTION
進行整定時先進行P調節，使I和D作用無效，觀察溫度變化曲線，若變化曲線多次出現波形則應該放大比例(P)參數，若變化曲線非常平緩，則應該縮小比例(P)參數。比例(P)參數設定好後，設定積分(I)參數，積分(I)正好與P參數相反，曲線平緩則需要放大積分(I)，出現多次波形則需要縮小積分(I)。比例(P)和積分(I)都設定好以後設定微分(D)參數，微分(D)參數與比例(P)參數的設定方法是一樣的。
當初寫這段程序的就是為了使用調功器來控制爐子的溫度的，已經在我單位的調功器上運行成功了，還有就是我單位的調功器沒有使用微分(D)，只是用了比例(P)和積分(I)。