Ⅰ 基于单片机AT89c51的数字PID控制直流电机PWM调速系统C语言程序
首先弄清楚PID是一种控制算法！！！
1，“如果用单片机恒温可以使温度到达预定值就停止加热，低了就加热，用一个温度传感器反馈，这样算是一个自动控制吗”你这是控制系统，但是效果会非常差，尤其是对于温度控制这种大惯性系统，达到预定值就停止加热，但是由于惯性，温度肯定会继续上升，电炉烧水的时候，水开了，断电之后水还要沸腾一定时间的（沸腾是很消耗能量的，由此可见如果是加热的话温度上升更严重，你也可以自己用温度计试试看）；“低了就加热”是同样的道理。如果系统对控制精度有要求，你这样做肯定达不到要求。PID是一种控制算法，相对于其他控制算法来说算是最简单的了。PID能够做到在温度快要达到设定值的时候降低加热功率，让温度上升速度变慢，最终稳定在设定值。如果用你的直接控制，温度会在设定值上下振荡，永远不会停在设定值。
2，一般的控制系统都需要加反馈，以构成闭环控制系统，相对的还有开环控制系统。开环控制系统，举个例子，就是你加热的时候事先计算好大约需要多少热量，然后考虑一下环境影响，计算出加热时间，然后控制加热系统按照你这个时间加热。你觉得这样的系统能够稳定工作吗？环境稍稍有变动就挂了！开环控制系统的特点就是很容易受到环境的影响；闭环控制系统就稳定很多，你用1L水可用，2L水也行，500W电能用，1000W电炉也能用，这就是闭环的优点。
因此，大多数的控制系统都是闭环的，开环很少单独使用，即使用到了也是有闭环的。开环其实也是有优点的，开环在控制系统里面叫做前馈（跟反馈对应的），比如你的系统里面电源电压上升了，加热速度肯定会变快，如果你对电源电压采样，将采样的结果输入到闭环里面，对闭环做一个轻微的修正，控制的精度会更好，这就是开环的优势，它是超前的，能够预知结果（根据地源电压提高就能知道需要降低输出功率了）。
说完这些，你应该明白了，反馈是必需的（前馈也可以要，但是不是必需的），PID不能被取代（除非你用其它更复杂的控制算法）。
Ⅱ 基于单片机PID控制直流电机转速问题
你的编码器是多少线的？一般pwm如果取到1Khz以上的话问题就不大，你这个频率波动大很可能是编码器精度不够
Ⅲ 单片机pid算法控制步进电机的电路图和程序
//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):给定左轮速度.
sbit vls=P0^4; //P0.4(GPIO):给定左轮方向.
sbit vlf=P0^6; //P0.6(T0) :反馈左轮速度.
sbit dlf=P1^0; //P1.0(GPIO):反馈左轮方向.
//P0.2(PWM0):给定右轮速度.
sbit vrs=P0^5; //P0.5(GPIO):给定右轮方向.
sbit vrf=P0^7; //P0.7(T0) :反馈右轮速度.
sbit drf=P1^1; //P1.1(GPIO):反馈右轮方向.
int ol; //左轮给定值
int len;
int len_1,len_2;
int lyn_1,lyn_2;
int vl1,vl2; //反馈左轮速度值(取样周期内的方波数)
int lfz; //运算后赋给PWM的值
int lyn,lynn;
int lun=0,lun_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出
int lunp,luni,lund; //PID 校正值
int or; //右轮给定值
int ren;
int ren_1,ren_2;
int ryn_1,ryn_2;
int vr1,vr2; //反馈右轮速度值(取样周期内的方波数)
int rfz; //运算后赋给PWM的值
int ryn,rynn;
int run=0,run_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出
int runp,runi,rund; //PID 校正值
float kp=2.0; //比例系数1.8
float kd=0.2; //微分系数0.4
float lki; //积分系数
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; //关闭
pio_init(); //P11为测距输入端
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)
{
/****************左轮PID调节******************/
if(dlf==1)
{
lyn=(vl2*256+vl1); //dlf是左轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
lyn=-(vl2*256+vl1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值
}
len=ol-lyn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)
if(abs(len)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的确定1.4
}
else
{
lki=0.05; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大
} //则就可以不引入积分，或者引入的很小0.05
lunp=kp*(len-len_1); //比例校正
luni=lki*len; //积分校正
lund=kd*(len-2*len_1+len_2); //微分校正
lun=lunp+luni+lund+lun_1; //总校正
/*************新旧数据更新*************************/
len_2=len_1;
len_1=len; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差
lun_1=lun; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值
/*************新旧数据更新*************************/
if(lun>255)
{
lun=255; //正速度
}
if(lun<-255)
{
lun=-255; //负速度
}
if(lun<0)
{
vls=1;
PCA0CPH0=-lun;
}
if(lun>=0)
{
vls=0;
PCA0CPH0=lun;
}
/****************右轮PID调节******************/
if(drf==0)
{
ryn=(vr2*256+vr1); //drf是右轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
ryn=-(vr2*256+vr1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值
}
ren=or-ryn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)
if(abs(ren)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的确定1.4
}
else
{
lki=0.05; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大
} //则就可以不引入积分，或者引入的很小0.05
runp=kp*(ren-ren_1); //比例校正
runi=lki*ren; //积分校正
rund=kd*(ren-2*ren_1+ren_2); //微分校正
run=runp+runi+rund+run_1; //总校正
/*************新旧数据更新*************************/
ren_2=ren_1;
ren_1=ren; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差
run_1=run; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值
/*************新旧数据更新*************************/
if(run>255)
{
run=255; //正速度
}
if(run<-255)
{
run=-255; //负速度
}
if(run<0)
{
vrs=1;
PCA0CPH1=-run;
}
if(run>=0)
{
vrs=0;
PCA0CPH1=run;
}
//因为这里的PCA0CPH0越大，对应的电机速度越小，所以要255来减一下
}
void pio_init(void)
{
XBR0=0x00; //0000 0001
XBR1=0x72; //0111 0010 时能弱上拉 T0T1连接到脚口P06、P07 CEX0、CEX1连接到脚口P00、P01
P0MDIN=0xff; //模拟(0);数字(1) 1111 0011
P0MDOUT=0xc3;//开漏(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时钟为12分频
PCA0CPL0=200; //左轮
PCA0CPM0=0x42; //设置左轮为8位PWM输出
PCA0CPH0=200;
PCA0CPL1=200; //平衡校正
PCA0CPM1=0x42; //设置为8位PWM输出
PCA0CPH1=200;
PCA0CN=0x40; //允许PCA工作
}
void t01_init(void)
{
TCON=0x50; //计数器1、2允许
TMOD=0x55; //定时器1、2采用16位计数功能
CKCON=0x00;
TH1=0x00; //用于采集左轮的速度
TL1=0x00;
TH0=0x00; //用于采集右轮的速度
TL0=0x00;
}
void TIME3_INT(void)
{
TMR3CN = 0x00; //定时器3为16位自动重载
CKCON &= ~0x40;
TMR3RLL = 0xff;
TMR3RLH = 0xd7;
TMR3L = 0xff;
TMR3H = 0xd7;
TMR3CN |= 0x04;
}
void T3_ISR() interrupt 14 //定时器3中断服务程序
{
//led=~led;
EA=0;
TCON &=~0x50; //关闭计数器0、1
vl1=TL0; //取左轮速度值
vl2=TH0;
vr1=TL1; //取右轮速度值
vr2=TH1;
TH1=0x00;
TL1=0x00;
TH0=0x00;
TL0=0x00;
PID(); //PID处理
TMR3CN &=~0x80; //清中断标志位
TCON |=0x50; //重新开计数器0、1
EA=1;
}
void interrupt_init(void)
{ IE=0x80;
IP=0x00;
EIE1|=0x80;
EIP1|=0x80;
}
void delay(unsigned int m) //延时程序
{
for(i=0;i<2000;i++)
{
for(j=0;j<m;j++){_nop_(); _nop_();}
}
}
Ⅳ 单片机控制步进电机，如何实现PID控制
换算一下就是了.
步进电机步进与位移精确的很,pid算法没有太大意义.
Ⅳ PID控制电机的程序该怎么设计呀PID调节PWM波。没这方面的思路
首先，熟悉你所用的单片机或其他控制芯片的硬件资源和性能，确定好控制精度，然后将采样值PID通过算法转化为PWM的占空比输出。其实只要写个程序实现PID的计算式即可，PID难的是调参数……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; // 积分
if(I>Integral_MAX)I=Integral_MAX;
if(I<-Integral_MAX)I=-Integral_MAX;//积分上限D=InputValue-OldInputValue;// 当前微分
OldInputValue=InputValue;Value = Excursion*Px+I*Ix-D*Dx;
if(Value>MAX_Adjust)Value=MAX_Adjust;
if(Value<-MAX_Adjust)Value=-MAX_Adjust;//最大调节限制
return (Value);}只是算法别照搬……增量式的PID自己下去多查查吧
Ⅵ 单片机如何控制直流电机的速度
基于模糊PID的直流力矩电机转速控制。
在分析模糊控制和PID控制结合方式的基础上,设计一个二维模糊PID控制算法,该算法根据误差信号是否达到阈值来决定何时在模糊控制与PID控制之间切换.采用编码器、80196KC单片机、16位D/A转换器和直流力矩电并结合上述控制算法构成直流力矩电机的模糊PID稳速控制系统.通过对标准PID和模糊PID实测数据分析比较说明,模糊PID控制可以达到无超调输出,其调节时间小于标准PID控制的调节时间,稳态误差小于万分之四.
Ⅶ 单片机如何加pid算法去控制步进电机实现转速缓慢平稳精确控制
步进电机本身是一种开环控制(open loop)，一般可以通过选择合适的步距角来决定需要的步进电机型号，通过改变脉冲个数和型号可以控制其转动的角度和速度。
如果想要设计pid控制器，还需要选择合适的编码器来实现闭环控制，具体算法你应该通过网络得到，当然反馈的信号是角度了。
Ⅷ 51单片机实现电动机的PID恒速控制。
这是倒立摆系统的PID控制函数的一部分，你看看有没有思路
/****************************************************************/
//定义结构体
/****************************************************************/
struct may_PID{
signed long Proportion; //比例 ；调节系数
signed long Integral; //积分 ；调节系数
signed long Derivative; //微分 ；调节系数
signed long SetPoint; //设定值 ；定值
signed long SumError; //偏差积分
signed long PrevError; //之前偏差值
}PID/*此处可放结构体变量名*/;
struct may_PID *pp; //定义结构体类型指针
//pp=malloc(sizeof(struct may_PID)); //为指针变量分配安全的地址空间；sizeof:其为计算字节长度函数
/*****************************************************************/
/**************************PTD函数**************************************/
signed long PIDCalc(signed long NextPoint/*当前值*/ )
{
signed long dError;
Error = pp->SetPoint - NextPoint;//当前偏差
pp->SumError+=Error; //积分
dError=Error-pp->PrevError;//当前微分=当前偏差-之前偏差
pp->PrevError=Error; //把当前偏差赋予之前偏差变量，使其充当下次取样的之前偏差
return (long)(pp->Proportion *Error //比例项
+pp->Integral*pp->SumError //积分项
+pp->Derivative*dError); //微分项
}
/*****************************************************************************/
Ⅸ 单片机加pid算法去控制步进电机的具体措施或方法
//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):给定左轮速度.
sbit vls=P0^4; //P0.4(GPIO):给定左轮方向.
sbit vlf=P0^6; //P0.6(T0) :反馈左轮速度.
sbit dlf=P1^0; //P1.0(GPIO):反馈左轮方向.
//P0.2(PWM0):给定右轮速度.
sbit vrs=P0^5; //P0.5(GPIO):给定右轮方向.
sbit vrf=P0^7; //P0.7(T0) :反馈右轮速度.
sbit drf=P1^1; //P1.1(GPIO):反馈右轮方向.
int ol; //左轮给定值
int len;
int len_1,len_2;
int lyn_1,lyn_2;
int vl1,vl2; //反馈左轮速度值(取样周期内的方波数)
int lfz; //运算后赋给PWM的值
int lyn,lynn;
int lun=0,lun_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出
int lunp,luni,lund; //PID 校正值
int or; //右轮给定值
int ren;
int ren_1,ren_2;
int ryn_1,ryn_2;
int vr1,vr2; //反馈右轮速度值(取样周期内的方波数)
int rfz; //运算后赋给PWM的值
int ryn,rynn;
int run=0,run_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出
int runp,runi,rund; //PID 校正值
float kp=2.0; //比例系数1.8
float kd=0.2; //微分系数0.4
float lki; //积分系数
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; //关闭
pio_init(); //P11为测距输入端
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)
{
/****************左轮PID调节******************/
if(dlf==1)
{
lyn=(vl2*256+vl1); //dlf是左轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
lyn=-(vl2*256+vl1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值
}
len=ol-lyn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)
if(abs(len)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的确定1.4
}
else
{
lki=0.05; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大
} //则就可以不引入积分，或者引入的很小0.05
lunp=kp*(len-len_1); //比例校正
luni=lki*len; //积分校正
lund=kd*(len-2*len_1+len_2); //微分校正
lun=lunp+luni+lund+lun_1; //总校正
/*************新旧数据更新*************************/
len_2=len_1;
len_1=len; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差
lun_1=lun; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值
/*************新旧数据更新*************************/
if(lun>255)
{
lun=255; //正速度
}
if(lun<-255)
{
lun=-255; //负速度
}
if(lun<0)
{
vls=1;
PCA0CPH0=-lun;
}
if(lun>=0)
{
vls=0;
PCA0CPH0=lun;
}
/****************右轮PID调节******************/
if(drf==0)
{
ryn=(vr2*256+vr1); //drf是右轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
ryn=-(vr2*256+vr1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值
}
ren=or-ryn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)
if(abs(ren)<8)//30
{
lki=1.4; //ki值的确定1.4
}
else
{
lki=0.05; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大
} //则就可以不引入积分，或者引入的很小0.05
runp=kp*(ren-ren_1); //比例校正
runi=lki*ren; //积分校正
rund=kd*(ren-2*ren_1+ren_2); //微分校正
run=runp+runi+rund+run_1; //总校正
/*************新旧数据更新*************************/
ren_2=ren_1;
ren_1=ren; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差
run_1=run; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值
/*************新旧数据更新*************************/
if(run>255)
{
run=255; //正速度
}
if(run<-255)
{
run=-255; //负速度
}
if(run<0)
{
vrs=1;
PCA0CPH1=-run;
}
if(run>=0)
{
vrs=0;
PCA0CPH1=run;
}
//因为这里的PCA0CPH0越大，对应的电机速度越小，所以要255来减一下
}
void pio_init(void)
{
XBR0=0x00; //0000 0001
XBR1=0x72; //0111 0010 时能弱上拉 T0T1连接到脚口P06、P07 CEX0、CEX1连接到脚口P00、P01
P0MDIN=0xff; //模拟(0);数字(1) 1111 0011
P0MDOUT=0xc3;//开漏(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时钟为12分频
PCA0CPL0=200; //左轮
PCA0CPM0=0x42; //设置左轮为8位PWM输出
PCA0CPH0=200;
PCA0CPL1=200; //平衡校正
PCA0CPM1=0x42; //设置为8位PWM输出
PCA0CPH1=200;
PCA0CN=0x40; //允许PCA工作
}
void t01_init(void)
{
TCON=0x50; //计数器1、2允许
TMOD=0x55; //定时器1、2采用16位计数功能
CKCON=0x00;
TH1=0x00; //用于采集左轮的速度
TL1=0x00;
TH0=0x00; //用于采集右轮的速度
TL0=0x00;
}
void TIME3_INT(void)
{
TMR3CN = 0x00; //定时器3为16位自动重载
CKCON &= ~0x40;
TMR3RLL = 0xff;
TMR3RLH = 0xd7;
TMR3L = 0xff;
TMR3H = 0xd7;
TMR3CN |= 0x04;
}
void T3_ISR() interrupt 14 //定时器3中断服务程序
{
//led=~led;
EA=0;
TCON &=~0x50; //关闭计数器0、1
vl1=TL0; //取左轮速度值
vl2=TH0;
vr1=TL1; //取右轮速度值
vr2=TH1;
TH1=0x00;
TL1=0x00;
TH0=0x00;
TL0=0x00;
PID(); //PID处理
TMR3CN &=~0x80; //清中断标志位
TCON |=0x50; //重新开计数器0、1
EA=1;
}
void interrupt_init(void)
{ IE=0x80;
IP=0x00;
EIE1|=0x80;
EIP1|=0x80;
}
void delay(unsigned int m) //延时程序
{
for(i=0;i<2000;i++)
{
for(j=0;j<m;j++){_nop_(); _nop_();}
}
}