Ⅰ 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不能被取代（除非你用其它更復雜的控制演算法）。
Ⅱ 基於單片機PID控制直流電機轉速問題
你的編碼器是多少線的？一般pwm如果取到1Khz以上的話問題就不大，你這個頻率波動大很可能是編碼器精度不夠
Ⅲ 單片機pid演算法控制步進電機的電路圖和程序
//P1.1(T0):Count They Distance
//P0.4:Tx
//P0.5:Rx
#include <C8051F310.h> //SFR declarations
#include <stdio.h> //Standard I/O definition file
#include <math.h> //Math library file
#include <Intrins.h>
#include <absacc.h>
unsigned int j,i;
char a=0;
unsigned int t=0;
//sbit led=P0^2;
//P0.0(PWM0):給定左輪速度.
sbit vls=P0^4; //P0.4(GPIO):給定左輪方向.
sbit vlf=P0^6; //P0.6(T0) :反饋左輪速度.
sbit dlf=P1^0; //P1.0(GPIO):反饋左輪方向.
//P0.2(PWM0):給定右輪速度.
sbit vrs=P0^5; //P0.5(GPIO):給定右輪方向.
sbit vrf=P0^7; //P0.7(T0) :反饋右輪速度.
sbit drf=P1^1; //P1.1(GPIO):反饋右輪方向.
int ol; //左輪給定值
int len;
int len_1,len_2;
int lyn_1,lyn_2;
int vl1,vl2; //反饋左輪速度值(取樣周期內的方波數)
int lfz; //運算後賦給PWM的值
int lyn,lynn;
int lun=0,lun_1=0; //偏差校正值 即校正PWM輸出
int lunp,luni,lund; //PID 校正值
int or; //右輪給定值
int ren;
int ren_1,ren_2;
int ryn_1,ryn_2;
int vr1,vr2; //反饋右輪速度值(取樣周期內的方波數)
int rfz; //運算後賦給PWM的值
int ryn,rynn;
int run=0,run_1=0; //偏差校正值 即校正PWM輸出
int runp,runi,rund; //PID 校正值
float kp=2.0; //比例系數1.8
float kd=0.2; //微分系數0.4
float lki; //積分系數
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; //關閉
pio_init(); //P11為測距輸入端
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)
{
/****************左輪PID調節******************/
if(dlf==1)
{
lyn=(vl2*256+vl1); //dlf是左輪反饋方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
lyn=-(vl2*256+vl1); //dlf=1表示是向後退，速度應該為負值
}
len=ol-lyn; //誤差=給定速度-反饋速度(取樣周期內的方波數)
if(abs(len)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的確定1.4
}
else
{
lki=0.05; //積分系數：如果 | 給定值-反饋值 | 太大
} //則就可以不引入積分，或者引入的很小0.05
lunp=kp*(len-len_1); //比例校正
luni=lki*len; //積分校正
lund=kd*(len-2*len_1+len_2); //微分校正
lun=lunp+luni+lund+lun_1; //總校正
/*************新舊數據更新*************************/
len_2=len_1;
len_1=len; //len:當前取樣周期內出現的速度偏差;len_1:上次取樣周期內出現的速度偏差
lun_1=lun; //lun:當前取樣周期內得出的PWM校正值;lun_1:上次取樣周期內得出的PWM校正值
/*************新舊數據更新*************************/
if(lun>255)
{
lun=255; //正速度
}
if(lun<-255)
{
lun=-255; //負速度
}
if(lun<0)
{
vls=1;
PCA0CPH0=-lun;
}
if(lun>=0)
{
vls=0;
PCA0CPH0=lun;
}
/****************右輪PID調節******************/
if(drf==0)
{
ryn=(vr2*256+vr1); //drf是右輪反饋方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
ryn=-(vr2*256+vr1); //dlf=1表示是向後退，速度應該為負值
}
ren=or-ryn; //誤差=給定速度-反饋速度(取樣周期內的方波數)
if(abs(ren)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的確定1.4
}
else
{
lki=0.05; //積分系數：如果 | 給定值-反饋值 | 太大
} //則就可以不引入積分，或者引入的很小0.05
runp=kp*(ren-ren_1); //比例校正
runi=lki*ren; //積分校正
rund=kd*(ren-2*ren_1+ren_2); //微分校正
run=runp+runi+rund+run_1; //總校正
/*************新舊數據更新*************************/
ren_2=ren_1;
ren_1=ren; //len:當前取樣周期內出現的速度偏差;len_1:上次取樣周期內出現的速度偏差
run_1=run; //lun:當前取樣周期內得出的PWM校正值;lun_1:上次取樣周期內得出的PWM校正值
/*************新舊數據更新*************************/
if(run>255)
{
run=255; //正速度
}
if(run<-255)
{
run=-255; //負速度
}
if(run<0)
{
vrs=1;
PCA0CPH1=-run;
}
if(run>=0)
{
vrs=0;
PCA0CPH1=run;
}
//因為這里的PCA0CPH0越大，對應的電機速度越小，所以要255來減一下
}
void pio_init(void)
{
XBR0=0x00; //0000 0001
XBR1=0x72; //0111 0010 時能弱上拉 T0T1連接到腳口P06、P07 CEX0、CEX1連接到腳口P00、P01
P0MDIN=0xff; //模擬(0);數字(1) 1111 0011
P0MDOUT=0xc3;//開漏(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時鍾為12分頻
PCA0CPL0=200; //左輪
PCA0CPM0=0x42; //設置左輪為8位PWM輸出
PCA0CPH0=200;
PCA0CPL1=200; //平衡校正
PCA0CPM1=0x42; //設置為8位PWM輸出
PCA0CPH1=200;
PCA0CN=0x40; //允許PCA工作
}
void t01_init(void)
{
TCON=0x50; //計數器1、2允許
TMOD=0x55; //定時器1、2採用16位計數功能
CKCON=0x00;
TH1=0x00; //用於採集左輪的速度
TL1=0x00;
TH0=0x00; //用於採集右輪的速度
TL0=0x00;
}
void TIME3_INT(void)
{
TMR3CN = 0x00; //定時器3為16位自動重載
CKCON &= ~0x40;
TMR3RLL = 0xff;
TMR3RLH = 0xd7;
TMR3L = 0xff;
TMR3H = 0xd7;
TMR3CN |= 0x04;
}
void T3_ISR() interrupt 14 //定時器3中斷服務程序
{
//led=~led;
EA=0;
TCON &=~0x50; //關閉計數器0、1
vl1=TL0; //取左輪速度值
vl2=TH0;
vr1=TL1; //取右輪速度值
vr2=TH1;
TH1=0x00;
TL1=0x00;
TH0=0x00;
TL0=0x00;
PID(); //PID處理
TMR3CN &=~0x80; //清中斷標志位
TCON |=0x50; //重新開計數器0、1
EA=1;
}
void interrupt_init(void)
{ IE=0x80;
IP=0x00;
EIE1|=0x80;
EIP1|=0x80;
}
void delay(unsigned int m) //延時程序
{
for(i=0;i<2000;i++)
{
for(j=0;j<m;j++){_nop_(); _nop_();}
}
}
Ⅳ 單片機控制步進電機，如何實現PID控制
換算一下就是了.
步進電機步進與位移精確的很,pid演算法沒有太大意義.
Ⅳ PID控制電機的程序該怎麼設計呀PID調節PWM波。沒這方面的思路
首先，熟悉你所用的單片機或其他控制晶元的硬體資源和性能，確定好控制精度，然後將采樣值PID通過演算法轉化為PWM的占空比輸出。其實只要寫個程序實現PID的計算式即可，PID難的是調參數……例如：signed int PIDCalcOnce(signed int InputValue, signed int Target)
{
signed int Value;
signed int Excursion,D;Excursion=Target-InputValue;// 偏差I+=Excursion; // 積分
if(I>Integral_MAX)I=Integral_MAX;
if(I<-Integral_MAX)I=-Integral_MAX;//積分上限D=InputValue-OldInputValue;// 當前微分
OldInputValue=InputValue;Value = Excursion*Px+I*Ix-D*Dx;
if(Value>MAX_Adjust)Value=MAX_Adjust;
if(Value<-MAX_Adjust)Value=-MAX_Adjust;//最大調節限制
return (Value);}只是演算法別照搬……增量式的PID自己下去多查查吧
Ⅵ 單片機如何控制直流電機的速度
基於模糊PID的直流力矩電機轉速控制。
在分析模糊控制和PID控制結合方式的基礎上,設計一個二維模糊PID控制演算法,該演算法根據誤差信號是否達到閾值來決定何時在模糊控制與PID控制之間切換.採用編碼器、80196KC單片機、16位D/A轉換器和直流力矩電並結合上述控制演算法構成直流力矩電機的模糊PID穩速控制系統.通過對標准PID和模糊PID實測數據分析比較說明,模糊PID控制可以達到無超調輸出,其調節時間小於標准PID控制的調節時間,穩態誤差小於萬分之四.
Ⅶ 單片機如何加pid演算法去控制步進電機實現轉速緩慢平穩精確控制
步進電機本身是一種開環控制(open loop)，一般可以通過選擇合適的步距角來決定需要的步進電機型號，通過改變脈沖個數和型號可以控制其轉動的角度和速度。
如果想要設計pid控制器，還需要選擇合適的編碼器來實現閉環控制，具體演算法你應該通過網路得到，當然反饋的信號是角度了。
Ⅷ 51單片機實現電動機的PID恆速控制。
這是倒立擺系統的PID控制函數的一部分，你看看有沒有思路
/****************************************************************/
//定義結構體
/****************************************************************/
struct may_PID{
signed long Proportion; //比例 ；調節系數
signed long Integral; //積分 ；調節系數
signed long Derivative; //微分 ；調節系數
signed long SetPoint; //設定值 ；定值
signed long SumError; //偏差積分
signed long PrevError; //之前偏差值
}PID/*此處可放結構體變數名*/;
struct may_PID *pp; //定義結構體類型指針
//pp=malloc(sizeof(struct may_PID)); //為指針變數分配安全的地址空間；sizeof:其為計算位元組長度函數
/*****************************************************************/
/**************************PTD函數**************************************/
signed long PIDCalc(signed long NextPoint/*當前值*/ )
{
signed long dError;
Error = pp->SetPoint - NextPoint;//當前偏差
pp->SumError+=Error; //積分
dError=Error-pp->PrevError;//當前微分=當前偏差-之前偏差
pp->PrevError=Error; //把當前偏差賦予之前偏差變數，使其充當下次取樣的之前偏差
return (long)(pp->Proportion *Error //比例項
+pp->Integral*pp->SumError //積分項
+pp->Derivative*dError); //微分項
}
/*****************************************************************************/
Ⅸ 單片機加pid演算法去控制步進電機的具體措施或方法
//P1.1(T0):Count They Distance
//P0.4:Tx
//P0.5:Rx
#include <C8051F310.h> //SFR declarations
#include <stdio.h> //Standard I/O definition file
#include <math.h> //Math library file
#include <Intrins.h>
#include <absacc.h>
unsigned int j,i;
char a=0;
unsigned int t=0;
//sbit led=P0^2;
//P0.0(PWM0):給定左輪速度.
sbit vls=P0^4; //P0.4(GPIO):給定左輪方向.
sbit vlf=P0^6; //P0.6(T0) :反饋左輪速度.
sbit dlf=P1^0; //P1.0(GPIO):反饋左輪方向.
//P0.2(PWM0):給定右輪速度.
sbit vrs=P0^5; //P0.5(GPIO):給定右輪方向.
sbit vrf=P0^7; //P0.7(T0) :反饋右輪速度.
sbit drf=P1^1; //P1.1(GPIO):反饋右輪方向.
int ol; //左輪給定值
int len;
int len_1,len_2;
int lyn_1,lyn_2;
int vl1,vl2; //反饋左輪速度值(取樣周期內的方波數)
int lfz; //運算後賦給PWM的值
int lyn,lynn;
int lun=0,lun_1=0; //偏差校正值 即校正PWM輸出
int lunp,luni,lund; //PID 校正值
int or; //右輪給定值
int ren;
int ren_1,ren_2;
int ryn_1,ryn_2;
int vr1,vr2; //反饋右輪速度值(取樣周期內的方波數)
int rfz; //運算後賦給PWM的值
int ryn,rynn;
int run=0,run_1=0; //偏差校正值 即校正PWM輸出
int runp,runi,rund; //PID 校正值
float kp=2.0; //比例系數1.8
float kd=0.2; //微分系數0.4
float lki; //積分系數
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; //關閉
pio_init(); //P11為測距輸入端
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)
{
/****************左輪PID調節******************/
if(dlf==1)
{
lyn=(vl2*256+vl1); //dlf是左輪反饋方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
lyn=-(vl2*256+vl1); //dlf=1表示是向後退，速度應該為負值
}
len=ol-lyn; //誤差=給定速度-反饋速度(取樣周期內的方波數)
if(abs(len)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的確定1.4
}
else
{
lki=0.05; //積分系數：如果 | 給定值-反饋值 | 太大
} //則就可以不引入積分，或者引入的很小0.05
lunp=kp*(len-len_1); //比例校正
luni=lki*len; //積分校正
lund=kd*(len-2*len_1+len_2); //微分校正
lun=lunp+luni+lund+lun_1; //總校正
/*************新舊數據更新*************************/
len_2=len_1;
len_1=len; //len:當前取樣周期內出現的速度偏差;len_1:上次取樣周期內出現的速度偏差
lun_1=lun; //lun:當前取樣周期內得出的PWM校正值;lun_1:上次取樣周期內得出的PWM校正值
/*************新舊數據更新*************************/
if(lun>255)
{
lun=255; //正速度
}
if(lun<-255)
{
lun=-255; //負速度
}
if(lun<0)
{
vls=1;
PCA0CPH0=-lun;
}
if(lun>=0)
{
vls=0;
PCA0CPH0=lun;
}
/****************右輪PID調節******************/
if(drf==0)
{
ryn=(vr2*256+vr1); //drf是右輪反饋方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
ryn=-(vr2*256+vr1); //dlf=1表示是向後退，速度應該為負值
}
ren=or-ryn; //誤差=給定速度-反饋速度(取樣周期內的方波數)
if(abs(ren)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的確定1.4
}
else
{
lki=0.05; //積分系數：如果 | 給定值-反饋值 | 太大
} //則就可以不引入積分，或者引入的很小0.05
runp=kp*(ren-ren_1); //比例校正
runi=lki*ren; //積分校正
rund=kd*(ren-2*ren_1+ren_2); //微分校正
run=runp+runi+rund+run_1; //總校正
/*************新舊數據更新*************************/
ren_2=ren_1;
ren_1=ren; //len:當前取樣周期內出現的速度偏差;len_1:上次取樣周期內出現的速度偏差
run_1=run; //lun:當前取樣周期內得出的PWM校正值;lun_1:上次取樣周期內得出的PWM校正值
/*************新舊數據更新*************************/
if(run>255)
{
run=255; //正速度
}
if(run<-255)
{
run=-255; //負速度
}
if(run<0)
{
vrs=1;
PCA0CPH1=-run;
}
if(run>=0)
{
vrs=0;
PCA0CPH1=run;
}
//因為這里的PCA0CPH0越大，對應的電機速度越小，所以要255來減一下
}
void pio_init(void)
{
XBR0=0x00; //0000 0001
XBR1=0x72; //0111 0010 時能弱上拉 T0T1連接到腳口P06、P07 CEX0、CEX1連接到腳口P00、P01
P0MDIN=0xff; //模擬(0);數字(1) 1111 0011
P0MDOUT=0xc3;//開漏(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時鍾為12分頻
PCA0CPL0=200; //左輪
PCA0CPM0=0x42; //設置左輪為8位PWM輸出
PCA0CPH0=200;
PCA0CPL1=200; //平衡校正
PCA0CPM1=0x42; //設置為8位PWM輸出
PCA0CPH1=200;
PCA0CN=0x40; //允許PCA工作
}
void t01_init(void)
{
TCON=0x50; //計數器1、2允許
TMOD=0x55; //定時器1、2採用16位計數功能
CKCON=0x00;
TH1=0x00; //用於採集左輪的速度
TL1=0x00;
TH0=0x00; //用於採集右輪的速度
TL0=0x00;
}
void TIME3_INT(void)
{
TMR3CN = 0x00; //定時器3為16位自動重載
CKCON &= ~0x40;
TMR3RLL = 0xff;
TMR3RLH = 0xd7;
TMR3L = 0xff;
TMR3H = 0xd7;
TMR3CN |= 0x04;
}
void T3_ISR() interrupt 14 //定時器3中斷服務程序
{
//led=~led;
EA=0;
TCON &=~0x50; //關閉計數器0、1
vl1=TL0; //取左輪速度值
vl2=TH0;
vr1=TL1; //取右輪速度值
vr2=TH1;
TH1=0x00;
TL1=0x00;
TH0=0x00;
TL0=0x00;
PID(); //PID處理
TMR3CN &=~0x80; //清中斷標志位
TCON |=0x50; //重新開計數器0、1
EA=1;
}
void interrupt_init(void)
{ IE=0x80;
IP=0x00;
EIE1|=0x80;
EIP1|=0x80;
}
void delay(unsigned int m) //延時程序
{
for(i=0;i<2000;i++)
{
for(j=0;j<m;j++){_nop_(); _nop_();}
}
}