STM32 pid自整定+pid控溫+pwm輸出源程序

ID:776760 · 發表于 2021-8-13 22:56

主要是利用繼電器反饋法進行pid參數自動整定。若測出了系統的一階模型，或得出了系統的臨界比例增益，則可很容易地設計出PID調節器。繼電型自整定的基本想法是，在控制系統中設置兩種模態：測試模態和調節模態。在測試模態下，調節器自動轉換成位式調節，即當測量值小于設定值時，調節器輸出為滿量程，反之為零，使系統產生振蕩，振蕩過程中調節器自動提取被控對象的特征參數；而在調節模態下由系統的特征參數首先得出PID控制器，然后，由此控制器對系統進行調節。當需要PID參數整定時，開關置于調整處，系統按繼電反饋建立起穩定的極限環振蕩后，就可以根據系系統響應特征確定PID參數。自整定計算完成后開關置于調節處，系統進入正常控制。內含STM32程序，包含DS18B20讀取溫度

STM32單片機源程序如下:

#include "./pid/pid.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./GeneralTim/bsp_GeneralTim.h"
PID pid; //存放PID算法所需要的數據
uint16_t pw;
uint16_t save_buff[9000] = {0}; //保存數據緩存
extern volatile uint16_t Step_Auto;
extern volatile uint32_t PID_cool_cnt;
extern volatile uint32_t PID_heat_cnt;
extern volatile uint16_t pid_self_first_status_flag; //標志位
extern volatile uint16_t PID_Deal,PID_auto_Deal;
extern volatile uint16_t zero_across_counter;
extern volatile uint16_t k_pid_self_counter;
extern volatile uint16_t CCR4_Val;
extern volatile uint16_t kkk;
void PID_Calc() //pid計算
{
float DelEk;
float out;
if (PID_Deal == 1)
{
pid.Ek=pid.Sv-pid.Pv; //得到當前的偏差值
pid.SEk+=pid.Ek; //歷史偏差總和
DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1; //最近兩次偏差之差
pid.Pout=pid.Kp*pid.Ek; //比例輸出
pid.Iout=pid.Ki*pid.SEk; //積分輸出
pid.Dout=pid.Kd*DelEk; //微分輸出
out= pid.Pout+ pid.Iout+ pid.Dout;
kkk++;
if(out>255)
{
kkk=0;
pid.SEk=0;
}
if(out>255)
{
pid.OUT=255;
}
else if(out<0)
{
pid.OUT=0;
}
else
{
pid.OUT=out;
}
pid.Ek_1=pid.Ek; //更新偏差
// printf ( "\r\n%.1f\r\n",out);
PID_out();
}
}
void PID_out() //輸出PID運算結果到負載---每1ms被調用1次
{
uint16_t kk;
if (pid.Pv>pid.Sv)//當前溫度大于用戶設定溫度
{
CCR4_Val=100;
GENERAL_TIM_Init();
}
else
{
kk=100-pid.OUT*100/255;
CCR4_Val=kk;
GENERAL_TIM_Init();
// printf ( "\r\n%3d\r\n",kk);
}
}
void PID_auto()//繼電器反饋法自整定pid參數
{
uint8_t i = 0;
float KC = 0;
float TC = 0;
float V_temp = 0,min_temp = 0,max_temp = 0;
float TIME_Hight=0,TIME_LOW=0;
//第一步進入比較初始溫度確定此時溫度處于哪種情況
if (PID_auto_Deal== 0)
{
/******************************************************************************************************/
PID_Deal = 0;//退出pid
//程序第一次進入查看對比當前溫度和設定溫度
if(pid.Pv < pid.Sv1)//當前溫度低于設定溫度
{
PID_heat_cnt++; //熱
PID_cool_cnt = 0;
if(PID_heat_cnt >= 3)//連續3次結果
{
CCR4_Val=0;//加熱
GENERAL_TIM_Init();
if(Step_Auto == 0)
{
Step_Auto = 1;
zero_across_counter++;
// printf ( "\r\n1");
}
}
}
else//當前溫度大于設定溫度停止加熱
{
PID_cool_cnt++;
PID_heat_cnt = 0;
if(PID_cool_cnt > 3)
{
CCR4_Val=100; //不加熱
GENERAL_TIM_Init();
if(Step_Auto == 1) //設定溫度高于當前溫度
{
Step_Auto = 0;
zero_across_counter++;
}
}
}
if(PID_heat_cnt >= 65535)//連續3次結果
{
PID_heat_cnt=65535;
}
if(PID_cool_cnt >= 65534)//連續3次結果
{
PID_cool_cnt=65534;
}
/*****************開始計算強行振蕩的周期和幅值****************************/
if((zero_across_counter == 3 ) || (zero_across_counter == 4 ))
{
save_buff[k_pid_self_counter] = pid.Pv;
k_pid_self_counter++;
if(k_pid_self_counter >=9000)
{
k_pid_self_counter = 0;
}
}
else if(zero_across_counter == 5 )//5次過0 則說明出現了振蕩整定成功
{
PID_Deal = 1;
PID_auto_Deal = 1;
zero_across_counter = 0;
max_temp=save_buff[0];
min_temp=save_buff[0];
for(i = 0;i < k_pid_self_counter;i++)
{
if(save_buff[i] >= max_temp)
{
max_temp = save_buff[i];
TIME_LOW=i;
}
if(save_buff[i] <= min_temp)
{
min_temp = save_buff[i];
TIME_Hight=i;
}
}
V_temp = max_temp - min_temp; //最大減最小就是幅值
KC = 127/V_temp;
//如果記錄了最低溫度與最高溫度對應的時間那么沿用這個公式：TC = 2 * (TIME_Hight - TIME_LOW);
TC = k_pid_self_counter; //TC =2 * (TIME_Hight - TIME_LOW);
pid.Kp = 0.6*KC;
pid.Ki = (0.6*KC)/(0.5*TC)/10;
pid.Kd = (0.6*KC)*(0.125*TC)/60;
printf ( "\r\n整定成功");
}
}
}

復制代碼

#include "stm32f10x.h"
#include "core_cm3.h"
#include "./systick/bsp_SysTick.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./usart/bsp_usart.h"
#include "./ds18b20/bsp_ds18b20.h"
#include "./pid/pid.h"
#include "./timer/timer.h"
#include "./AdvanceTim/bsp_AdvanceTim.h"
#include "./GeneralTim/bsp_GeneralTim.h"
volatile uint32_t time = 0; // ms 計時變量
volatile uint32_t time2 = 0; // ms 計時變量
float TM1,TM2;
volatile uint8_t ucDs18b20Id[8];
volatile uint16_t Step_Auto;
volatile uint32_t PID_cool_cnt;
volatile uint32_t PID_heat_cnt;
volatile uint16_t pid_self_first_status_flag; //標志位
volatile uint16_t PID_Deal,PID_auto_Deal;
volatile uint16_t zero_across_counter;
volatile uint16_t k_pid_self_counter;
volatile uint16_t CCR4_Val;
volatile uint16_t kkk;
//volatile uint16_t save_buff[9000] = {0};
void delay();
void PID_Init()
{
pid.Sv=30; //用戶設定溫度
pid.OUT0=1;
zero_across_counter=0;
PID_cool_cnt=0;
PID_heat_cnt=0;
PID_Deal=0;
PID_auto_Deal=0;
pid_self_first_status_flag = 0;
k_pid_self_counter=0;
if( pid.Pv <= pid.Sv) //設定溫度高于當前溫度
{
pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;
pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;
pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;
pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;
pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;
}
// CCR4_Val=100;
// PID_auto_Deal=1;
// PID_Deal=1;
// pid.Sv=30;
// pid.Kp=38.0999985;
// pid.Ki=0.21666673;
// pid.Kd=2.8575;
}
/**
* @brief 主函數
* @param 無
* @retval 無
*/
int main(void)
{
delay();
CCR4_Val=50;
ADVANCE_TIM_Init();
GENERAL_TIM_Init();
/* 配置SysTick 為1us中斷一次 */
SysTick_Init();
// /* 端口初始化 */
// LED_GPIO_Config();//初始化了PB1口
USART_Config(); //初始化串口1
printf("\r\n this is a ds18b20 test demo \r\n");
while( DS18B20_Init() )
printf("\r\n no ds18b20 exit \r\n");//初始化DS18B20，不初始化就等待這里?
printf("\r\n ds18b20 exit \r\n");
DS18B20_ReadId(ucDs18b20Id);
TM1=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id );
pid.Pv=TM1;
PID_Init(); //參數初始化
pid.Sv1=28;
while(1)
{
printf ( "\r\n%.1f",TM1); // 打印通過 DS18B20 序列號獲取的溫度值
Delay_ms(10);
TM1=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id );
pid.Pv=TM1;//當前溫度
pid.Pv=TM1;//當前溫度
PID_auto();
PID_Calc(); //pid計算
// printf ( "\r\n%.1f",TM1); // 打印通過 DS18B20 序列號獲取的溫度值
// Delay_ms(1000);
// if ( time >= 10 ) /* 10 * 1 ms = 10ms 時間到 */
// {
// time = 0;
// TM1=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id );
// pid.Pv=TM1;//當前溫度
// }
// if ( time2 >= 1000 ) /* 1000 * 1 ms = 1s 時間到 */
// {
// time2 = 0;
// pid.Pv=TM1;//當前溫度
// PID_auto();
// PID_Calc(); //pid計算
// }
}
}
void delay(void)
{
int i;
for(i=0; i<10000000; i++)
;
}

復制代碼

代碼工程文件51hei附件下載：

代碼.7z (197.13 KB, 下載次數: 515)

ID:275041 · 發表于 2021-8-14 09:17

最近正在學這PID呢，謝謝了

ID:748535 · 發表于 2021-8-22 10:15

最近正在學這PID呢，謝謝了

ID:966468 · 發表于 2021-9-16 11:40

最近正在學這PID呢，謝謝了

ID:856642 · 發表于 2021-9-22 19:51

最近正在學這PID呢，謝謝了

ID:967413 · 發表于 2021-9-23 08:57

正在做一個PID溫控器的項目，學習了!謝謝！

ID:936528 · 發表于 2021-9-24 10:38

樓主你好，請問下這里為什么當前溫度大于設定溫度，占空比卻還要調到最大

ID:462629 · 發表于 2021-12-28 10:18

有原理圖嗎

ID:334781 · 發表于 2021-12-31 09:29

樓主，有原理圖嗎，PID控制是不是要用可控硅呢，用繼電器的話，會不會影響使用壽命呢？

ID:41543 · 發表于 2023-2-1 10:53

學習中溫控，pid ，感謝

ID:385620 · 發表于 2023-8-24 09:12

您好，您代碼中自整定這塊好像沒有運行，KI,KD,PD這3個參數一直為初值0

ID:385620 · 發表于 2023-8-24 09:13

您好，你代碼里的自整定部分沒有運行，其中KI,KD,KP3個參數一直為0

ID:958310 · 發表于 2024-1-4 10:32

請問“ KC = 127/V_temp; //如果記錄了最低溫度與最高溫度對應的時間那么沿用這個公式：TC = 2 * (TIME_Hight - TIME_LOW); TC = k_pid_self_counter; //TC =2 * (TIME_Hight - TIME_LOW); pid.Kp = 0.6*KC; pid.Ki = (0.6*KC)/(0.5*TC)/10; pid.Kd = (0.6*KC)*(0.125*TC)/60;”這一段計算是根據什么得到的？

ID:52749 · 發表于 2024-2-1 16:07

CCR4_VAL=100 out=0% CCR4_VAL=0 out=100%

請問TC 得出后,PID運算周期 ,輸出周期沒有更改,這個應該很重要,關系到系統的滯后

ID:52749 · 發表于 2024-2-1 16:08

請問“ KC = 127/V_temp; //如果記錄了最低溫度與最高溫度對應的時間那么沿用這個公式：TC = 2 * (TIME_Hight - TIME_LOW); TC = k_pid_self_counter; //TC =2 * (TIME_Hight - TIME_LOW); pid.Kp = 0.6*KC; pid.Ki = (0.6*KC)/(0.5*TC)/10; pid.Kd = (0.6*KC)*(0.125*TC)/60;”這一段計算是根據什么得到的？

這個應該是繼電整定法,網上能找到公式

ID:164385 · 發表于 2024-2-4 09:28

很好的代碼，學習了

ID:592857 · 發表于 2024-2-28 14:39

最近正在學這PID呢，謝謝了

ID:346648 · 發表于 2024-3-7 22:21

最近正在學這PID呢，謝謝了

ID:419063 · 發表于 2024-9-30 17:08

沒玩過自整定，謝謝分享！學習一下。

ID:1134628 · 發表于 2024-11-7 11:09

最近正在學這PID呢，謝謝了

ID:704812 · 發表于 2024-11-12 16:41

感謝，想您學習。

ID:294886 · 發表于 2024-12-2 13:43

謝謝分享，PID挺好用的，學習學習

ID:1143650 · 發表于 2025-2-9 21:36

最近正在學這PID呢，謝謝了

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