什么是PID算法

PID是工业控制上的一种控制算法，其中P表示比例，I表示积分，D表示微分。以温度控制的PID程序为例：P（比例）表示在温度设定值上下多少度的范围内做比例动作，当温度越高，功率越小，温度越低，功率就越大，功率到底为多大，就看温度偏差值和比例区间的大小按反比关系计算。I（积分）也是一种比例，是温度偏差值的累积值与设定的一个值之间的反比关系，但要注意何时将温度偏差值的累积值清零。积分就好像当温度比设定值低很多而你有觉得温度升的慢的时候就使劲的加大功率一样。D（微分）是温度变化快慢跟功率的比值，即当你觉得温度上升的太快时，就降低功率，一阻止温度上升过快，反之当温度下降太快时，就加大功率以阻止温度下降太快一样。

//P11(T0):Count They Distance

//P04:Tx

//P05:Rx

#include <C8051F310h> //SFR declarations

#include <stdioh> //Standard I/O definition file

#include <mathh> //Math library file

#include <Intrinsh>

#include <absacch>

unsigned int j,i;

char a=0;

unsigned int t=0;

//sbit led=P0^2;

//P00(PWM0):给定左轮速度

sbit vls=P0^4; //P04(GPIO):给定左轮方向

sbit vlf=P0^6; //P06(T0) :反馈左轮速度

sbit dlf=P1^0; //P10(GPIO):反馈左轮方向

//P02(PWM0):给定右轮速度

sbit vrs=P0^5; //P05(GPIO):给定右轮方向

sbit vrf=P0^7; //P07(T0) :反馈右轮速度

sbit drf=P1^1; //P11(GPIO):反馈右轮方向

int ol; //左轮给定值

int len;

int len_1,len_2;

int lyn_1,lyn_2;

int vl1,vl2; //反馈左轮速度值(取样周期内的方波数)

int lfz; //运算后赋给PWM的值

int lyn,lynn;

int lun=0,lun_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出

int lunp,luni,lund; //PID 校正值

int or; //右轮给定值

int ren;

int ren_1,ren_2;

int ryn_1,ryn_2;

int vr1,vr2; //反馈右轮速度值(取样周期内的方波数)

int rfz; //运算后赋给PWM的值

int ryn,rynn;

int run=0,run_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出

int runp,runi,rund; //PID 校正值

float kp=20; //比例系数18

float kd=02; //微分系数04

float lki; //积分系数

void pio_init(void);

void sys_init(void);

void t01_init(void);

void TIME3_INT(void);

void PID(void);

void interrupt_init(void);

void delay(unsigned int x);

void pwm1_1(void);

void main(void)

{

PCA0MD &= ~0x40; //关闭

pio_init(); //P11为测距输入端

sys_init();

t01_init();

pwm1_1();

TIME3_INT();

interrupt_init();

vls=1;vrs=0;

while(1)

{

ol=50;

or=50;

delay(1000);

ol=100;

or=100;

delay(1000);

ol=-50;

or=50;

delay(1000);

}

}

void PID(void)

{

/左轮PID调节/

if(dlf==1)

{

lyn=(vl2256+vl1); //dlf是左轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0

}

else

{

lyn=-(vl2256+vl1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值

}

len=ol-lyn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)

if(abs(len)<8)//30

{

lki=14; //ki值的确定14

}

else

{

lki=005; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大

} //则就可以不引入积分，或者引入的很小005

lunp=kp(len-len_1); //比例校正

luni=lkilen; //积分校正

lund=kd(len-2len_1+len_2); //微分校正

lun=lunp+luni+lund+lun_1; //总校正

/新旧数据更新/

len_2=len_1;

len_1=len; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差

lun_1=lun; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值

/新旧数据更新/

if(lun>255)

{

lun=255; //正速度

}

if(lun<-255)

{

lun=-255; //负速度

}

if(lun<0)

{

vls=1;

PCA0CPH0=-lun;

}

if(lun>=0)

{

vls=0;

PCA0CPH0=lun;

}

/右轮PID调节/

if(drf==0)

{

ryn=(vr2256+vr1); //drf是右轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0

}

else

{

ryn=-(vr2256+vr1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值

}

ren=or-ryn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)

if(abs(ren)<8)//30

{

lki=14; //ki值的确定14

}

else

{

lki=005; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大

} //则就可以不引入积分，或者引入的很小005

runp=kp(ren-ren_1); //比例校正

runi=lkiren; //积分校正

rund=kd(ren-2ren_1+ren_2); //微分校正

run=runp+runi+rund+run_1; //总校正

/新旧数据更新/

ren_2=ren_1;

ren_1=ren; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差

run_1=run; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值

/新旧数据更新/

if(run>255)

{

run=255; //正速度

}

if(run<-255)

{

run=-255; //负速度

}

if(run<0)

{

vrs=1;

PCA0CPH1=-run;

}

if(run>=0)

{

vrs=0;

PCA0CPH1=run;

}

//因为这里的PCA0CPH0越大，对应的电机速度越小，所以要255来减一下

}

void pio_init(void)

{

XBR0=0x00; //0000 0001

XBR1=0x72; //0111 0010 时能弱上拉 T0T1连接到脚口P06、P07 CEX0、CEX1连接到脚口P00、P01

P0MDIN=0xff; //模拟(0);数字(1) 1111 0011

P0MDOUT=0xc3;//开漏(0);推挽(1) 1111 1111

P0SKIP=0x3c; //0011 1100

P1MDIN=0xff; //1111 1111

P1MDOUT=0xfc;//

P1SKIP=0x00; //1111 1111

}

void sys_init(void) //12MHz

{

OSCICL=0x43;

OSCICN=0xc2;

CLKSEL=0x00;

}

void pwm1_1(void) //PWM的初始化

{

PCA0MD=0x08; //PCA时钟为12分频

PCA0CPL0=200; //左轮

PCA0CPM0=0x42; //设置左轮为8位PWM输出

PCA0CPH0=200;

PCA0CPL1=200; //平衡校正

PCA0CPM1=0x42; //设置为8位PWM输出

PCA0CPH1=200;

PCA0CN=0x40; //允许PCA工作

}

void t01_init(void)

{

TCON=0x50; //计数器1、2允许

TMOD=0x55; //定时器1、2采用16位计数功能

CKCON=0x00;

TH1=0x00; //用于采集左轮的速度

TL1=0x00;

TH0=0x00; //用于采集右轮的速度

TL0=0x00;

}

void TIME3_INT(void)

{

TMR3CN = 0x00; //定时器3为16位自动重载

CKCON &= ~0x40;

TMR3RLL = 0xff;

TMR3RLH = 0xd7;

TMR3L = 0xff;

TMR3H = 0xd7;

TMR3CN |= 0x04;

}

void T3_ISR() interrupt 14 //定时器3中断服务程序

{

//led=~led;

EA=0;

TCON &=~0x50; //关闭计数器0、1

vl1=TL0; //取左轮速度值

vl2=TH0;

vr1=TL1; //取右轮速度值

vr2=TH1;

TH1=0x00;

TL1=0x00;

TH0=0x00;

TL0=0x00;

PID(); //PID处理

TMR3CN &=~0x80; //清中断标志位

TCON |=0x50; //重新开计数器0、1

EA=1;

}

void interrupt_init(void)

{ IE=0x80;

IP=0x00;

EIE1|=0x80;

EIP1|=0x80;

}

void delay(unsigned int m) //延时程序

{

for(i=0;i<2000;i++)

{

for(j=0;j<m;j++){_nop_(); _nop_();}

}

}

局部变量会屏蔽掉同名的全局变量

所以：

先调用

fun

输出

函数内

局部变量a的值5

再输出main函数内局部变量

b的值5

退出fun函数

fun函数内的局部变量a

生命期

结束

再prinft

打印的a的值就是全局变量a

的值了，而b还是main函数的局部变量

所以

输出是

5,5,0,5

PID的增量型公式：

PID=Uk+KPE(k)-E(k-1)+KIE(k)+KDE(k)-2E(k-1)+E(k-2)

PID算法具体分两种：一种是位置式的 ，一种是增量式的。

位置式PID的输出与过去的所有状态有关，计算时要对e（每一次的控制误差）进行累加，这个计算量非常大，而明显没有必要。而且小车的PID控制器的输出并不是绝对数值，而是一个△，代表增多少，减多少。换句话说，通过增量PID算法，每次输出是PWM要增加多少或者减小多少，而不是PWM的实际值。所以明白增量式PID就行了。

PID控制原理：

本系统通过摆杆（辊）反馈的位置信号实现同步控制。收线控制采用实时计算的实际卷径值，通过卷径的变化修正PID前馈量，可以使整个系统准确、稳定运行。

PID系统特点：

1、主驱动电机速度可以通过电位器来控制，把S350设置为SVC开环矢量控制，将模拟输出端子FM设定为运行频率，从而给定收卷用变频器的主速度。

2、收卷用S350变频器的主速度来自放卷（主驱动）的模拟输出端口。摆杆电位器模拟量

信号通过CI通道作为PID的反馈量。S350的频率源采用主频率Ⅵ和辅助频率源PID叠加的方式。通过调整运行过程PID参数，可以获得稳定的收放卷效果。

3、本系统启用逻辑控制和卷径计算功能，能使系统在任意卷径下平稳启动，同时两组PID参数可确保生产全程摆杆控制效果稳定。

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