软件中PID与PWM的占空比之间的关系

软件中PID与PWM的占空比之间的关系  

         如何让UK值与PWM占空比值对应，进而实现占空比输出和输出控制电压对应。 
（注意，我这里讨论的前提是输出控制的是电压，不是PWM方波。PWM输出后要经过滤波整形再输出控制。） 
前提条件： 
输出电压控制电压范围是0-10V。 
给定、反馈、输出电压采样输入电压范围是0-5V（经过运放）。 
使用单片机AD为10位AD芯片。 
那么10位AD芯片电压采集得到的数据范围就是0-1024。 
PWM为 8位可调占空比方波，0对应输出占空比为0的方波，255对应输出占空比100%的方波，127对应输出50%的方波。 

比如当前给定是2.5V，反馈电压是1V。（KP,KI,KD等系数略，关于PID算法的整数实现我在前文中有论述如何实现）。 

那么经过AD采样 
1、给定2.5V对应为 512 
2、反馈1V对应为 205 
假定经过PID计算得到的UK为400 
也就意味着输出电压应当为（400*（UPWM峰值电压））/1024 

那么UK对应的PWM占空比是多少呢？ 
我们知道，UK=1024对应占空比为100，也就是PWM的占空比系数为255。可知，PWM系数 = UK/4; 
那么400就应当对应系数 400/4=100。 
也就是输出电压=400*10/1024=3.9V 

同时，由于采样精度以及PWM输出占空比精度控制的问题，将导致输出电压和期望值不是那么线性，所以，我在项目内加入了输出电压采样的控制。 

采样AD输入为0-5V，所以，对于输出0-10V有一个缩小的比例。 
输出10V则采样值对应为255 
输出5V则采样之对应127 
可知，3.9V对应AD结果为97 
采样输出电压值，可以针对性的调整一下占空比输出，从而得到误差允许范围内的一个控制输出电压。 

同时，经过一些加速控制的手段。可以比较迅速的达到控制的目的。 
下文中的UK控制方法是针对增量式PID控制而来做的。 
／＊***************************************************/ 
void PWMProcess(void) 
{ 
uint16 idata temp; 
uint16 idata UKTemp; 
temp = 0; 
UKTemp = 0; 

if( Pwm.ChangeFlag_Uint8 != 0 ) //判断是否需要改变占空比 
{ //是否需要改变占空比和你的被控系统特性有关 
Pwm.ChangeFlag_Uint8 = 0; 

UKTemp = PID.Uk_Uint16 + SwIn.AddValue_Uint16; 
//计算UK控制量 
//控制量和计算值以及一个开关量有关，我这里的开关量是系统需要的时候叠加在控制量上的一个变量。 
if(UKTemp>999) 
{ 
UKTemp = 999; 
} 
//这里只所以是999封顶而不是1024是因为我的系统PWM的峰值电压是12V导致。 
while(1) //如果输出电压和期望电压相差 Delta，则继续调整占空比，直到在误差以内 
{ 
ADChPro(UPWMADCH); //测量输出电压 
if( ADPool.Value_Uint16【UPWMADCH】 == UKTemp) 
{ 
return; 
} 
if( ADPool.Value_Uint16【UPWMADCH】 > UKTemp) //如果当前电压大于输出电压，减小占空比 
{ 
if( ( ADPool.Value_Uint16【UPWMADCH】 - UKTemp ) > UDELTA ) 
{ 
temp = ADPool.Value_Uint16【UPWMADCH】 - UKTemp; // 
temp = temp / 2; //下降可以加速下降，所以下降参数加倍 
if( Pwm.DutyCycle_Uint8 > temp ) 
{ 
Pwm.DutyCycle_Uint8 = Pwm.DutyCycle_Uint8 - temp; 
} 
else 
{ 
Pwm.DutyCycle_Uint8 = 0; 
} 
} 
else 
{ 
return; 
} 
} 
else //如果当前电压小于输出电压 
{ 
if( ( UKTemp - ADPool.Value_Uint16【UPWMADCH】 ) > UDELTA ) 
{ 
temp = UKTemp - ADPool.Value_Uint16【UPWMADCH】; 
temp = temp / 4; //上升处理不要超调，所以每次只+一半 
if( (255-Pwm.DutyCycle_Uint8) > temp ) 
{ 
Pwm.DutyCycle_Uint8 += (temp/2); 
} 
else 
{ 
Pwm.DutyCycle_Uint8 = 255; 
} 
} 
else 
{ 
return; 
} 
} 
DisPlayVoltage(); 
PWMChangeDuty(Pwm.DutyCycle_Uint8); //改变占空比 
Delay(10,10); 

} 
} 
}