51单片机PID抗饱和积分程序+Proteus仿真

ID:412641 · 发表于 2019-9-25 15:51

这是一个C51的PID调节的源程序。

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）

单片机源程序如下:

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif
#ifndef uint
#define uint unsigned int
#endif
#ifndef ulong
#define ulong unsigned long
#endif
/*
struct _pid{
float SetSpeed; //定义设定值
float ActualSpeed; //定义实际值
float err; //定义偏差值
float err_last; //定义上一个偏差值
float Kp,Ki,Kd; //定义比例、积分、微分系数
float voltage; //定义电压值（控制执行器的变量）
float integral; //定义积分值
float umax;
float umin;
}pid;
void PID_init(){
printf("PID_init begin \n");
pid.SetSpeed=0.0;
pid.ActualSpeed=0.0;
pid.err=0.0;
pid.err_last=0.0;
pid.voltage=0.0;
pid.integral=0.0;
pid.Kp=0.4;
pid.Ki=0.2; //注意，和上几次相比，这里加大了积分环节的值
pid.Kd=0.2;
pid.umax=400;
pid.umin=-200;
printf("PID_init end \n");
}
float PID_realize(float speed){
int index;
pid.SetSpeed=speed;
pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
if(pid.ActualSpeed>pid.umax) //灰色底色表示抗积分饱和的实现
{
if(abs(pid.err)>200) //蓝色标注为积分分离过程
{ index=0; }
else{
if(abs(pid.err)>180) {index=(200-abs(err))/20;}
else{index=1;}
if(pid.err<0)
{
pid.integral+=pid.err;
}
}
}
else
if(pid.ActualSpeed<pid.umin)
{
if(abs(pid.err)>200) //积分分离过程
{ index=0; }
else{
if(abs(pid.err)>180) {index=(200-abs(err))/20;}
else{index=1;}
if(pid.err>0)
{
pid.integral+=pid.err;
}
}
}
else
{
if(abs(pid.err)>200) //积分分离过程
{ index=0; }
else{
if(abs(pid.err)>180) {index=(200-abs(err))/20;}
else{index=1;}
pid.integral+=pid.err;
}
}
//pid.voltage=pid.Kp*pid.err+index*pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last);
//pid.voltage=pid.Kp*pid.err+index*pid.Ki*pid.integral/2+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last); //梯形积分
pid.voltage=pid.Kp*pid.err+index*pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last); //
pid.err_last=pid.err;
pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;
return pid.ActualSpeed;
}
*/
void main()
{
uint idata count=0;
int idata speed1,speed3=0;
// uchar speed2;
SCON=0x50;
TMOD=0x20;
TCON=0x40;
TH1=0xe8;
TL1=0xe8;
TI=1;
TR1=1;
printf("System begin \n");
PID_init();
while(1)
{
if(count<100)
{
speed1 = PID_contral(250, speed3 );
// printf("%f\n",speed);
printf("%d\n",speed1);
printf("%5d\n",speed3);
// if(speed3<151){speed3 +=20;}
// if((speed3>150)&&(speed3<181)){speed3 += 10;}
// if((speed3>180)&&(speed3<191)){speed3 += 2;}
if(speed3<250){speed3 += 10;}
}
if((count>99)&&(count<150))
{
speed1=PID_contral(200,speed3);
printf("%d\n",speed1);
printf("%5d\n",speed3);
if(count<110) {speed3 -= 2;}
if((count>119)&&(count<130)) {speed3 -= 1;}
// else speed3 =202;
}
count++;
if(count>150){break;}
}
}