51单片机实现PID算法详解

"这篇文章主要介绍了如何在51单片机上实现PID算法，特别是通过整型变量代替浮点型数据来降低计算复杂性，并且包含了带死区控制的PID算法结构体定义及其实现过程。" PID算法是一种广泛应用的闭环控制算法，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，用于调整系统响应以达到期望的性能。51单片机由于硬件限制，通常不支持浮点运算，因此在51上实现PID算法需要采用整型数据进行计算。 在文章中，作者提出了一种简化版的PID算法实现方法，通过整型变量替代浮点型数据来减小计算负担。这样虽然牺牲了一定的精度，但对于许多实际应用来说已经足够。为了提高适应性，作者将系数和采样电压进行了放大处理，比如放大10倍，以适应不同的精度需求。同时，为了避免误差累积，作者还设置了死区控制，即在一定范围内控制输出不变，以减少频繁调整带来的波动。 文章中定义了一个名为`PIDValueStr`的结构体，包含以下几个成员： 1. `Ek_Uint32[3]`: 用于存储最近三个误差值。 2. `EkFlag_Uint8[3]`: 用来标记误差值的符号，正负号用于计算。 3. `KP_Uint8`: 比例常数。 4. `KI_Uint8`: 积分常数。 5. `KD_Uint8`: 微分常数。 6. `B_Uint8`: 死区电压。 7. `Uk_Uint16`: 控制电压。 `PIDProcess`函数是PID算法的核心，它首先初始化中间变量`idataTemp[3]`和两个求和变量`idataPostSum`、`idataNegSum`。然后根据输入和反馈值计算误差，并根据误差符号分别累加到正数和负数的和中。最后，通过公式`PID=Uk+(KP*E(k)-KI*E(k-1)+KD*E(k-2))`计算新的控制电压`Uk`，并考虑死区控制。 通过这种方式，作者成功地在51单片机上实现了PID算法，兼顾了计算效率和实用性。这种方法对于那些需要在有限计算资源下进行PID控制的项目非常有参考价值。