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PID算法控制电机转速的单片机源码和proteus仿真原理图

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ID:345020 发表于 2018-6-4 22:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用PID算法，运用PWM方式实现，有调节p和调节转速2个按钮
仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）
0.png 0.png 0.png

单片机源程序如下:
  1. #include<reg52.h>
  2. #include"lcd1602.h"

  4. sfr T2MOD = 0x0c9;
  5. #define uchar unsigned char
  6. #define uint unsigned int

  8. sbit Q0 = P2^4;
  9. sbit Q1 = P2^5;
  10. sbit Q2 = P2^6;
  11. sbit Q3 = P2^7;

  13. sbit PWM                 = P1^7;
  14. sbit UP                         = P1^0;
  15. sbit DOWM                 = P1^1;
  16. sbit GORB                = P2^3; //换相
  17. sbit ADDSPEED         = P1^2;
  18. sbit SUBSPEED        = P1^3;

  20. uint tuint = 65535;
  21. uint tpwm = 1;        //pwm周期为10000us tpwm变量表示pwm高电平时间，也相当于占空比 (仿真时，频率高时，电机反应慢。在实物上要加大频率)
  22. uchar t1_flag = 0;

  24. uint pulse = 0;
  25. uint t0_flag = 0;
  26. uchar t2_flag = 0;
  27. bit t2_over = 0;
  28. bit Just_Get = 1;


  31. #define         ZZ                 { Q0 = 0;Q1 = 0;Q2 = 1;Q3 = 1;}        //正转
  32. #define         FZ                 { Q0 = 1;Q1 = 1;Q2 = 0;Q3 = 0;}        //反转
  33. #define         STOP        { Q0 = 1;Q1 = 0;Q2 = 1;Q3 = 0;}        //停止
  34. //禁止出现 Q0 = 0;Q1 = 1;Q2 = 0;Q3 = 1; 不然会烧掉mos管

  36. //************************ PID *************************************
  37. float now = 0,bef = 0,bbef = 0;         //本次采样值，上次采样值，上上次采样值
  38. float err_now,err_bef,err_bbef;                //当前偏差，上次偏差，上上次偏差
  39. float error_add = 0;                                //所有偏差之和
  40. float set = 25;                                                //设定值

  42. float kp = 25;
  43. float ki = 25;
  44. float kd = 0;

  46. //*****************************************************************

  48. void delayms(uint ms)//延时？个 ms
  49. {
  50.     uchar a,b,c;
  51.         while(ms--)
  52.         {
  53.           for(c=1;c>0;c--)
  54.         for(b=142;b>0;b--)
  55.             for(a=2;a>0;a--);
  56.         }
  57. }

  59. void timer_init()
  60. {
  61.         EA = 1;
  62.         ET0 = 1;
  63.         ET1 = 1;
  64.         ET2 = 1;
  65.         
  66.         TMOD = 0x15; //定时器0 计数模式 定时器1模式1
  67.         T2MOD = 0x01;
  68.         
  69.         TH0 = TL0 = 255;
  70.         TH2 = 0x3C;
  71.         TL2 = 0xB0;                //50MS
  72.         
  73. }
  74. void timer1() interrupt 3
  75. {
  76.         if(t1_flag == 0)
  77.         {
  78.                 t1_flag = 1;
  79.                 PWM = 1;
  80.                 TH1 = (tuint - tpwm + 1)/256;
  81.                 TL1 = (tuint - tpwm + 1)%256;
  82.                
  83.         }
  84.         else
  85.         {
  86.                 t1_flag = 0;
  87.                 PWM = 0;
  88.                 TH1 = (tuint - 10000 + tpwm + 1)/256;
  89.                 TL1 = (tuint - 10000 + tpwm + 1)%256;
  90.         }
  91. }

  93. void timer0() interrupt 1
  94. {
  95.         TH0 = TL0 = 255;
  96.         t0_flag++;
  97. }
  98. void timer2() interrupt 5
  99. {
  100.         TF2 = 0;
  101.         TH2 = 0x3C;
  102.         TL2 = 0xB0;                //50MS
  103.         
  104.         t2_flag++;
  105.         
  106.         if(t2_flag == 2)
  107.         {
  108.                 TR0 = 0;
  109.                 TR2 = 0;
  110.                 t2_flag = 0;
  111.                 t2_over = 1;        //表示100ms时间到
  112.         }
  113. }
  114. void GetPulse()
  115. {
  116.         t0_flag = 0;
  117.         t2_flag = 0;
  118.         
  119.         TH0 = TL0 = 255;
  120.         TH2 = 0x3C;
  121.         TL2 = 0xB0;                //50MS
  122.         
  123.         TR0 = 1;
  124.         TR2 = 1;
  125. }

  127. int PID()        //增量式PID
  128. {
  129.         int change;

  131.         err_now = set - now;
  132.         err_bef = set - bef;
  133.         err_bbef = set - bbef;
  134.         
  135.         change = kp*(err_now - err_bef) + ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  136.         
  137. /*        
  138.         if(set >= now)
  139.         {        
  140.                 if(set - now > 1)
  141.                         change = kp*(err_now - err_bef) + ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  142.                 else
  143.                         change = 0.2*kp*(err_now - err_bef) + 0.5*ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  144.         }
  145.         else if(now > set)
  146.         {
  147.                 if(now - set > 1)
  148.                         change = kp*(err_now - err_bef) + ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  149.                 else
  150.                         change = 0.2*kp*(err_now - err_bef) + 0.5*ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  151.                         
  152.         }
  153. */
  154.         
  155.         //change = (kp + ki + kd)*(set - now) + (-kp - 2*kd)*(set - bef) + kd*(set - bbef);
  156.         //change = kp*(set - now) + ki*(set - bef) + kd*(set - bbef);
  157.         if(change > 0)
  158.         {
  159.                 printchar(1,10,'+');        
  160.                 printuint(1,11,4,change);
  161.                
  162.         }
  163.         else if(change < 0)
  164.         {        
  165.                 printchar(1,10,'-');
  166.                 printuint(1,11,4,-change);
  167.         }
  168.         else if(change == 0)
  169.         {        
  170.                 printchar(1,10,' ');
  171.                 printword(1,11," 0  ");

  173.         }
  174.         
  175.         return(change);
  176. }

  178. int PID2()                //位置式PID
  179. {
  180.         
  181.         int num = 0;
  182.         static num_bef = 0;
  183.         
  184.         err_now = set - now;
  185.         err_bef = set - bef;
  186.         
  187.         error_add = error_add + err_now;  //误差累加。一旦误差为0则error_add的值不变，PID输出值不变

  189.         num = kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  190.         
  191. /*        
  192.         if(set - now >= 0)
  193.         {        
  194.                 if(set - now > 1)
  195.                         num = kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  196.                 else
  197.                         num = 0.1*kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  198.         }
  199.         else
  200.         {
  201.                 if(now - set > 1)
  202.                         num = kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  203.                 else
  204.                         num = 0.1*kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  205.                         
  206.         }
  207.         */
  208.         
  209.         if(num > num_bef)
  210.         {
  211.                 printchar(1,10,'+');        
  212.                 printuint(1,11,4,num - num_bef);
  213.         }
  214.         else if(num < num_bef)
  215.         {
  216.                 printchar(1,10,'-');        
  217.                 printuint(1,11,4,num_bef - num);
  218.         }
  219.         else
  220.         {        
  221.                 printchar(1,10,' ');
  222.                 printuint(1,11,4,0);
  223.         }
  224.         
  225.         num_bef = num;
  226.         
  227.         return((uint)num);
  228. }

  230. void main()
  231. {        
  232.         
  233.         lcd_init();
  234.         timer_init();
  235.         TH1 = TL1 = 255;
  236.         
  237.         printword(0,0,"P:");                //比例系数
  238.         printword(0,5,"S:");                //设定值
  239.         printword(1,0,"TPWM:");                //当前占空比
  240.         printword(0,10,"PS:");                //当前电机反馈的每秒脉冲数
  241.         
  242.         while(1)
  243.         {
  244.                 if(GORB == 1)
  245.                 {        ZZ;                }
  246.                 else
  247.                 {        FZ;                }
  248.                
  249.                 if(ADDSPEED == 0)
  250.                         set++;
  251.                 if(SUBSPEED == 0)
  252.                         set--;
  253.                
  254.                 if(Just_Get == 1)
  255.                 {        
  256.                         Just_Get = 0;
  257.                         GetPulse();
  258.                 }
  259.                 else if(t2_over == 1)
  260.                 {        
  261.                         t2_over = 0;
  262.                         Just_Get = 1;
  263.                         pulse = t0_flag;
  264.                         bbef = bef;
  265.                         bef = now;
  266.                         now = t0_flag;
  267.                         
  268.                         if(set != 0)
  269.                         {
  270.                                 TR1 = 1;
  271.                         }
  272.                         else
  273.                         {
  274.                                 TR1 = 0;
  275.                                 PWM = 0;
  276.                         }
  277.                         
  278.                 //        tpwm = tpwm + PID();                //增量式PID
  279.                         tpwm = PID2();                                //位置式PID
  280.                                        
  281.                 }
  282.                
  283.                 if(UP == 0)
  284.                         kp = kp + 1;
  285.                 if(DOWM == 0)
  286.                         kp = kp - 1;
  287.                
  288.                 printuint(0,2,3,kp);
  289.                 printuint(0,7,3,set);
  290.                 printuint(1,5,4,tpwm);
  291.                 printuint(0,13,5,pulse);

  293.         }
  294.         
  295. }
  296.         
复制代码

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