电子设计省赛--PID

//2014年4月17日

//2014年6月20日入“未完毕”（未完毕）

//2014年6月21日

一開始还以为是多难的算法。事实上就是个渣渣。

当然PID实践中应该会非常难。

另外在理解PID时有点走了弯路，记载例如以下：

1.为什么比例控制会有稳态误差

关键在于我们要考虑的是“加速度的系统”。比方一个不停在散热的东西，而你要保持它的温度。

最后稳定在一部分散热的热量等于你比例控制的值！所以会有偏差。

2.为什么积分控制会解决稳态误差？积分控制为什么在达到目标值时还会调整？

一開始调整到目标值时积分控制的确还在进行调整，由于此时其历史误差总和不为0。

但这不是问题，关键是它调整中，历史误差总和会不断正负抵消，终于达到稳态。此时历史误差总和不为0，却正好抵消了系统的散热。

/*====================================================================================================
这是从网上找来的一个比較典型的PID处理程序，在使用单片机作为控制cpu时。请稍作简化，详细的PID
參数必须由详细对象通过实验确定。因为单片机的处理速度和ram资源的限制。一般不採用浮点数运算，
而将所有參数所实用整数，运算到最后再除以一个2的N次方数据（相当于移位），作相似定点数运算，可
大大提高运算速度。依据控制精度的不同要求。当精度要求非常高时，注意保留移位引起的“余数”。做好余
数补偿。这个程序仅仅是一般经常使用pid算法的基本架构。没有包括输入输出处理部分。
=====================================================================================================*/
#include <string.h>
#include <stdio.h>
/*====================================================================================================
PID Function
The PID (比例、积分、微分) function is used in mainly
control applications. PIDCalc performs one iteration of the PID
algorithm.
While the PID function works, main is just a dummy program showing
a typical usage.
=====================================================================================================*/
typedef struct PID {
double SetPoint; // 设定目标 Desired Value
double Proportion; // 比例常数 Proportional Const
double Integral; // 积分常数 Integral Const
double Derivative; // 微分常数 Derivative Const
double LastError; // Error[-1]
double PrevError; // Error[-2]
double SumError; // Sums of Errors
} PID;
/*====================================================================================================
PID计算部分
=====================================================================================================*/
double PIDCalc( PID *pp, double NextPoint )
{
double dError,
Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 积分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error // 比例项
+ pp->Integral * pp->SumError // 积分项
+ pp->Derivative * dError // 微分项
);
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(PID));
}
/*====================================================================================================
Main Program
=====================================================================================================*/
double sensor (void) // Dummy Sensor Function
{
return 100.0;
}
void actuator(double rDelta) // Dummy Actuator Function
{}
void main(void)
{
PID sPID; // PID Control Structure
double rOut; // PID Response (Output)
double rIn; // PID Feedback (Input)
PIDInit ( &sPID ); // Initialize Structure
sPID.Proportion = 0.5; // Set PID Coefficients
sPID.Integral = 0.5;
sPID.Derivative = 0.0;
sPID.SetPoint = 100.0; // Set PID Setpoint
for (;;) { // Mock Up of PID Processing
rIn = sensor (); // Read Input
rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // Perform PID Interation
actuator ( rOut ); // Effect Needed Changes
}
}

某学长的单片机程序（巡线，pid输入是传感器。pid输出到定时器）

<pre name="code" class="cpp">void SysTickHandler(void)
{
  test=(~GPIOF->IDR);
  test=	(test&0x27ff);
if	(test==1)		//1
{	 roadinfo=11 ;}
if	(test==3)		//1
{	 roadinfo=10 ;}
if	(test==2)		//1
{	 roadinfo=9 ;}
if	(test==6)		//1
{	 roadinfo=8 ;}
if	(test==4)		//1
{	 roadinfo=7 ;}
if	(test==0xc)		//1
{	 roadinfo=6 ;}
if	(test==0x8)		//1
{	 roadinfo=5 ;}
if	(test==0x18)		//1
{	 roadinfo=4 ;}
if	(test==0x10)		//1
{	 roadinfo=3;}
if	(test==0x30)		//1
{	 roadinfo=2 ;}
if	(test==0x20)		//1
{	 roadinfo=1 ;}
if	(test==0x60)		//1
{	 roadinfo=0;}
if	(test==0x40)		//1
{	 roadinfo=-1 ;}
if	(test==0xc0)		//1
{	 roadinfo=-2 ;}
if	(test==0x80)		//1
{	 roadinfo=-3 ;}
if	(test==0x180)		//1
{	 roadinfo=-4 ;}
if	(test==0x100)		//1
{	 roadinfo=-5 ;}
if	(test==0x300)		//1
{	 roadinfo=-6 ;}
if	(test==0x200)		//1
{	 roadinfo=-7 ;}
if	(test==0x600)		//1
{	 roadinfo=-8 ;}
if	(test==0x400)		//1
{	 roadinfo=-9 ;}
if	(test==0x2400)		//1
{	 roadinfo=-10 ;}
if	(test==0x2000)		//1
{	 roadinfo=-11 ;}
	speedo2=800-roadinfo*kp-(roadinfo-pre_inof)*ki;
	speedo3=800+roadinfo*kp+(roadinfo-pre_inof)*ki;
	if(speedo2>max)	   {speedo2=max;}
	if(speedo2<min)	   {speedo2=min;}
	if(speedo3>max)	   {speedo3=max;}
	if(speedo3<min)	   {speedo3=min;}
	pre_inof=roadinfo;

	if(speedo2>0)	 {	     TIM4->CCR1=0; 			TIM3->CCR2= speedo2;	  }
	if(speedo2<=0)	  {	     TIM4->CCR1=-speedo2;	TIM3->CCR2=0;	  }
	if(speedo3>0)	 {	    	TIM3->CCR3= speedo3;	TIM4->CCR2=0;  }
	if(speedo3<=0)	  {	    	TIM3->CCR3=0;			 TIM4->CCR2=-speedo3;	  }
}