增量式PID算法

几木夕 2014-08-09

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    程序是自己编的，根据多方资料改写了一部分，为增量式PID算法。程序采用浮点形式，如果MCU速度不够快，可根据需求转换定点运算。
    关键变量：ref——设置的参数；feb——采样反馈；根据实际情况修改这两个变量即可。
    相关参数：Kp、Ti、Td、T：根据各项目的控制对象不同而修改其定义值。

//定义变量
double ref = 0;//设置参数
double feb = 0;//采样反馈

int pwm_var = 0;    //PID调整量
Uint16 PWM_out = 0; //PWM输出量

double Uo = 0;
double Ek = 0;
double Ei = 0;
double Ed = 0;

#define Kp   8        //PID调节的比例常数
#define Ti   0.05     //PID调节的积分常数
#define Td   0.02     //PID调节的微分时间常数
#define T    0.02     //采样周期

#define Kpp   Kp * ( 1 + (T / Ti) + (Td / T) )
#define Ki   (-Kp) * ( 1 + (2 * Td / T ) )
#define Kd    Kp * Td / T

//#define Kpp 4
//#define Ki 0.8
//#define Kd 20

//误差的阀值，小于这个数值的时候，不做PID调整，避免误差较小时频繁调节引起震荡
#define Emin 3

//调整值限幅，防止积分饱和
#define Umax 100
#define Umin -100

//输出值限幅
#define Pmax 15500
#define Pmin 200

///////////////////////////////////////////////////////////////////
//////    PID运算    ///////
void pid_ctrl(void)
{
Ek = ref - feb;       //差值运算

if( fabs(Ek) < Emin ) //误差的阀值(死区控制??)
{
    pwm_var = 0;
}
else
{
    Uo = Kpp*Ek + Ki*Ei + Kd*Ed;//PID计算
    Ed = Ei;
    Ei = Ek;

    pwm_var = (int)Uo;    //强制转化调整量,PWM为整数

    if(pwm_var >= Umax)pwm_var = Umax;    //调整值限幅，防止积分饱和
    if(pwm_var <= Umin)pwm_var = Umin;    //调整值限幅，防止积分饱和
}

PWM_out += pwm_var;        //调整PWM输出

if(PWM_out > Pmax)PWM_out = Pmax;    //输出值限幅
if(PWM_out < Pmin)PWM_out = Pmin;    //输出值限幅

TBCCR1 = PWM_out;//输出给寄存器,改变PWM占空比

}

///////////////////////////////////////////////////////////////////

调用示例：

void main(void)
{
ref = 120.6;

while(1)
{
    feb = adc_sample();

    pid_ctrl();
}
}

另外附上：PID调节经验总结（搜索资源）
    PID控制器参数选择的方法很多，例如试凑法、临界比例度法、扩充临界比例度法等。但是，对于PID控制而言，参数的选择始终是一件非常烦杂的工作，需要经过不断的调整才能得到较为满意的控制效果。依据经验，一般PID参数确定的步骤如下：
(1)确定比例系数Kp
    确定比例系数Kp时，首先去掉PID的积分项和微分项，可以令Ti=0、Td=0，使之成为纯比例调节。输入设定为系统允许输出最大值的60％～70％，比例系数Kp由0开始逐渐增大，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例系数Kp逐渐减小，直至系统振荡消失。记录此时的比例系数Kp，设定PID的比例系数Kp为当前值的60％～70％。
(2)确定积分时间常数Ti
    比例系数Kp确定之后，设定一个较大的积分时间常数Ti，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，然后再反过来，逐渐增大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的 150％～180％。
(3)确定微分时间常数Td
    微分时间常数Td一般不用设定，为0即可，此时PID调节转换为PI调节。如果需要设定，则与确定Kp的方法相同，取不振荡时其值的30％。
(4)系统空载、带载联调
    对PID参数进行微调，直到满足性能要求。