單片機pid控制螺旋槳

4. 什麼是大林演算法，單片機如何進行PID控制，謝謝

一個叫大林的外國人創造的PID演算法叫大林演算法。
P，誤差
I ，誤差求和
D，誤差相減

U = Kp×P +Ki× I + Kd×D
U為輸出量
Kp
Ki
Kd
是常數，根據實際情況調節。

5. 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_();}
}
}

6. KK飛控用的是什麼單片機

四軸有很多種做法，下面詳細介紹兩種：
格氏11.1V2200mA25C鋰電 128
B6充電器160
郎宇A2212電機 62×4
螺旋槳8個 40 (需要4個正漿，4個反漿，萬一壞了呢剩下備用)
天行者20A電調 48×4
四軸機架 88
飛控板 100 (KK/MWC/ MultiWii等等總要玩個開源飛控吧？否則光調參數你都不好意思說出口)
天地飛6遙控器 200（6通道 遙控器）
通道就是可以遙控器控制的動作路數，比如遙控器只能控制四軸上下飛，那麼就是1個通道。但四軸在控制過程中需要控制的動作路數有：上下、左右、前後、旋轉
所以最低得4通道遙控器。如果想以後玩航拍這些就需要更多通道的遙控器了。
算一下總價：128+160+62*4+48*4+88+200+100=1156
把四軸組裝起來（會簡單的電路焊接就可以了）就可以連接上位機通過電腦調試參數了。
調試主要是PID參數，一般買的飛控簡單調調就可以試飛了。
日後還可以加GPS神馬的玩些高端的定點飛行。
大四軸一定要有一個安全的調試環境，東西要裝牢靠，周圍不要有行人。看到有些人調四軸都帶護目鏡保護眼睛以防螺旋槳斷了射出去，高速旋轉的螺旋槳就像子彈一樣，不要以為是玩就沒有安全隱患了，絕不要掉以輕心。

7. pix飛控測速度原理

多旋翼無人機也是由電機的旋轉，使螺旋槳產生升力而飛起來的。比如四旋翼無人機，當飛機四個螺旋槳的升力之和等於飛機總重量時，飛機的升力與重力相平衡，飛機就可以懸停在空中了。
對於PX4Firmware的調試，有別於傳統的單片機單步調試，沒有辦法模擬，因為是多線程程序，也沒有好的集成編譯環境。主要還是靠串口列印來調試數據。在Pixhawk飛控上有一個USB的介面，如果想要進入串口列印調試終端nsh，就必須拔掉SD卡，然後用USB口連接電腦，否則不能進入nsh終端。我們採用的開源無人機飛控硬體是pixhawk，相對來說這是一個比較穩定的版本，經過實際的飛行測試，效果比較理想。
FMU中集成了STM32F427處理晶元MPU6050三軸加速計和三軸陀螺儀、MS5611氣壓計、LSM303D加速度計和磁羅盤。以及豐富的匯流排介面，4路串口SPI、I2C、ADC介面等等。FMU採用的單片機STM32F427，主要負責對感測器的數據進行採集並進行姿態和位置解算，並通過經典PID控製程序輸出控制量到IO程序中，生成飛行控制量，進而控制飛機的飛行。

8. 一文搞懂PID控制演算法

PID演算法是工業應用中最廣泛演算法之一，在閉環系統的控制中，可自動對控制系統進行准確且迅速的校正。PID演算法已經有100多年歷史，在四軸飛行器，平衡小車、汽車定速巡航、溫度控制器等場景均有應用。

之前做過循跡車項目，簡單循跡搖擺幅度較大，效果如下所示：

PID演算法優化後，循跡穩定性能較大提升，效果如下所示：

PID演算法：就是「比例（proportional）、積分（integral）、微分（derivative）」，是一種常見的「保持穩定」控制演算法。

常規的模擬PID控制系統原理框圖如下所示：

因此可以得出e(t)和u(t)的關系：

其中：

Kp：比例增益，是調適參數；

Ki：積分增益，也是調適參數；

Kd：微分增益，也是調適參數；

e：誤差=設定值（SP）- 回授值（PV）；

t：目前時間。

數學公式可能比較枯燥，通過以下例子，了解PID演算法的應用。

例如，使用控制器使一鍋水的溫度保持在50℃，小於50℃就讓它加熱，大於50度就斷電不就行了？

沒錯，在要求不高的情況下，確實可以這么干，如果換一種說法，你就知道問題出在哪裡了。

如果控制對象是一輛汽車呢？要是希望汽車的車速保持在50km/h不動，這種方法就存在問題了。

設想一下，假如汽車的定速巡航電腦在某一時間測到車速是45km/h，它立刻命令發動機：加速！

結果，發動機那邊突然來了個100%全油門，嗡的一下汽車急加速到了60km/h，這時電腦又發出命令：剎車！結果乘客吐......

所以，在大多數場合中，用「開關量」來控制一個物理量就顯得比較簡單粗暴了，有時候是無法保持穩定的，因為單片機、感測器不是無限快的，採集、控制需要時間。

而且，控制對象具有慣性，比如將熱水控制器拔掉，它的「余熱」即熱慣性可能還會使水溫繼續升高一小會。

此時就需要使用PID控制演算法了。

接著咱再來詳細了解PID控制演算法的三個最基本的參數：Kp比例增益、Ki積分增益、Kd微分增益。

1、Kp比例增益

Kp比例控制考慮當前誤差，誤差值和一個正值的常數Kp（表示比例）相乘。需要控制的量，比如水溫，有它現在的 當前值 ，也有我們期望的 目標值 。

當兩者差距不大時，就讓加熱器「輕輕地」加熱一下。

要是因為某些原因，溫度降低了很多，就讓加熱器「稍稍用力」加熱一下。

要是當前溫度比目標溫度低得多，就讓加熱器「開足馬力」加熱，盡快讓水溫到達目標附近。

這就是P的作用，跟開關控制方法相比，是不是「溫文爾雅」了很多。

實際寫程序時，就讓偏差（目標減去當前）與調節裝置的「調節力度」，建立一個一次函數的關系，就可以實現最基本的「比例」控制了~

Kp越大，調節作用越激進，Kp調小會讓調節作用更保守。

若你正在製作一個平衡車，有了P的作用，你會發現，平衡車在平衡角度附近來回「狂抖」，比較難穩住。

2、Kd微分增益

Kd微分控制考慮將來誤差，計算誤差的一階導，並和一個正值的常數Kd相乘。

有了P的作用，不難發現，只有P好像不能讓平衡車站起來，水溫也控製得晃晃悠悠，好像整個系統不是特別穩定，總是在「抖動」。

設想有一個彈簧：現在在平衡位置上，拉它一下，然後鬆手，這時它會震盪起來，因為阻力很小，它可能會震盪很長時間，才會重新停在平衡位置。

請想像一下：要是把上圖所示的系統浸沒在水裡，同樣拉它一下 ：這種情況下，重新停在平衡位置的時間就短得多。

此時需要一個控製作用，讓被控制的物理量的「變化速度」趨於0，即類似於「阻尼」的作用。

因為，當比較接近目標時，P的控製作用就比較小了，越接近目標，P的作用越溫柔，有很多內在的或者外部的因素，使控制量發生小范圍的擺動。

D的作用就是讓物理量的速度趨於0，只要什麼時候，這個量具有了速度，D就向相反的方向用力，盡力剎住這個變化。

Kd參數越大，向速度相反方向剎車的力道就越強，如果是平衡小車，加上P和D兩種控製作用，如果參數調節合適，它應該可以站起來了。

3、Ki積分增益

Ki積分控制考慮過去誤差，將誤差值過去一段時間和（誤差和）乘以一個正值的常數Ki。

還是以熱水為例，假如有個人把加熱裝置帶到了非常冷的地方，開始燒水了，需要燒到50℃。

在P的作用下，水溫慢慢升高，直到升高到45℃時，他發現了一個不好的事情：天氣太冷，水散熱的速度，和P控制的加熱的速度相等了。

這可怎麼辦？

P兄這樣想：我和目標已經很近了，只需要輕輕加熱就可以了。

D兄這樣想：加熱和散熱相等，溫度沒有波動，我好像不用調整什麼。

於是，水溫永遠地停留在45℃，永遠到不了50℃。

根據常識，我們知道，應該進一步增加加熱的功率，可是增加多少該如何計算呢？

前輩科學家們想到的方法是真的巧妙，設置一個積分量，只要偏差存在，就不斷地對偏差進行積分（累加），並反應在調節力度上。

這樣一來，即使45℃和50℃相差不是太大，但是隨著時間的推移，只要沒達到目標溫度，這個積分量就不斷增加，系統就會慢慢意識到：還沒有到達目標溫度，該增加功率啦！

到了目標溫度後，假設溫度沒有波動，積分值就不會再變動，這時，加熱功率仍然等於散熱功率，但是，溫度是穩穩的50℃。

Ki的值越大，積分時乘的系數就越大，積分效果越明顯，所以，I的作用就是，減小靜態情況下的誤差，讓受控物理量盡可能接近目標值。

I在使用時還有個問題：需要設定積分限制，防止在剛開始加熱時，就把積分量積得太大，難以控制。

PID演算法的參數調試是指通過調整控制參數（比例增益、積分增益/時間、微分增益/時間） 讓系統達到最佳的控制效果 。

調試中穩定性（不會有發散性的震盪）是首要條件，此外，不同系統有不同的行為，不同的應用其需求也不同，而且這些需求還可能會互相沖突。

PID演算法只有三個參數，在原理上容易說明，但PID演算法參數調試是一個困難的工作，因為要符合一些特別的判據，而且PID控制有其限制存在。

1、穩定性

若PID演算法控制器的參數未挑選妥當，其控制器輸出可能是不穩定的，也就是其輸出發散，過程中可能有震盪，也可能沒有震盪，且其輸出只受飽和或是機械損壞等原因所限制。不穩定一般是因為過大增益造成，特別是針對延遲時間很長的系統。

2、最佳性能

PID控制器的最佳性能可能和針對過程變化或是設定值變化有關，也會隨應用而不同。

兩個基本的需求是調整能力（regulation，干擾拒絕，使系統維持在設定值）及命令追隨 （設定值變化下，控制器輸出追隨設定值的反應速度）。有關命令追隨的一些判據包括有上升時間及整定時間。有些應用可能因為安全考量，不允許輸出超過設定值，也有些應用要求在到達設定值過程中的能量可以最小化。

3、各調試方法對比

4、調整PID參數對系統的影響

9. 單片機PID控制問題

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）。