51單片機PID算法控制直流電機轉(zhuǎn)速

ID:1140214 · 發(fā)表于 2024-12-18 16:12

這是一個論壇老哥（ ID:171036）20年寫的有一部分我不會調(diào)了，我想讓電機的實際轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速一致

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/*PID的參數(shù)設置可以參照以下來進行:
參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查;
先是比例后積分，最后再把微分加;
曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大;
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳;
曲線偏離回復慢，積分時間往下降;
曲線波動周期長，積分時間再加長;
曲線振蕩頻率快，先把微分降下來;
動差大來波動慢。微分時間應加長;
理想曲線兩個波，前高后低4比1　;
一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低;
*/
#include <reg51.h>
#include<stdio.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit qidong=P1^3;//啟動鍵
sbit tingzhi=P1^4;//停止鍵
sbit fangxiang=P1^5;//轉(zhuǎn)向鍵
sbit AddSpeed=P1^6;//加速鍵
sbit SubSpeed=P1^7;//減速鍵
sbit RS = P2^5;//LCD1602數(shù)據(jù)命令選擇端口
sbit RW = P2^6;//LCD1602讀寫選擇端口
sbit EN = P2^7;//LCD1602使能端口
sbit IN2=P3^3;//L298輸入端2
sbit IN1=P3^4;//L298輸入端1
sbit PWM_FC=P3^5;//L298使能端口
uchar aa[]={'T','a','r','g','e','t',' ',' ',' ',' ',' ','r','/','s','e','c'};//目標轉(zhuǎn)速:Target r/sec
uchar cc[]={'A','c','t','u','a','l',' ',' ',' ',' ',' ','r','/','s','e','c'};//實測轉(zhuǎn)速: Actual r/sec
uchar displayflag;//顯示標志位變量
uint SetSpeed=3000;//聲明設定速度變量
uint ActualSpeed=0;//聲明實際速度變量
int e ,e1 ,e2 ;//聲明當前偏差值變量、之后偏差值變量、再后偏差值變量
int out=0;//PID調(diào)節(jié)后輸出偏差值變量
uint cnt=0;//定時器1中斷次數(shù)變量
uint Inpluse=0;//聲明脈沖計數(shù)變量、
uint PWMTime=100;//聲明脈沖寬度時間變量
float uk ,uk1 ,duk ;//聲明目前總偏差值變量、之后偏差值總變量、偏差值總變量
float Kp=0.36,Ki=0.05,Kd=0.016;//pid控制系數(shù)p=0.1，i=0.05，d=0.016。
void delay(uchar x)
{
uint i,j;
for(i=x;i>0;i--)
for(j=50;j>0;j--);
}
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
while(--t);
}
void DelayMs(unsigned char t)
{
while(t--)
{
DelayUs2x(245);
DelayUs2x(245);
}
}
void write_com(uchar com)//寫命令
{
RS=0;
RW=0;
P0=com;
DelayMs(5);
EN=1;
DelayMs(5);
EN=0;
}
void write_data(uchar date)//寫一個字符
{
RS=1;
RW=0;
P0=date;
DelayMs(5);
EN=1;
DelayMs(5);
EN=0;
}
void init()//初始化
{
write_com(0x38);
write_com(0x0c);
write_com(0x06);
write_com(0x01);
}
void LCD_Write_String(uchar x,uchar y,uchar *s)//寫字符串
{
if (y == 0)
{
write_com(0x80 + x);
}
else
{
write_com(0xC0 + x);
}
while (*s)
{
write_data( *s);
s++;
}
}
void PIDControl()//pid偏差計算
{
e=SetSpeed-ActualSpeed;//計算當前偏差值變量
duk=(Kp*(e-e1)+Ki*e+Kd*(e-2*e1+e2));//PID連續(xù)系統(tǒng)離散化增量型PID算法，算出總偏差值變量。
uk=duk+uk1;//計算偏差值總變量加上之后偏差值總變量之和賦給目前總偏差值變量
out=(int)uk;//強制類型轉(zhuǎn)化為整數(shù)型的目前總偏差值變量賦給PID調(diào)節(jié)后輸出偏差值變量
if(out>1000)//判斷PID調(diào)節(jié)后輸出偏差值變量是否大于100
{
out=1000;//PID調(diào)節(jié)后輸出偏差值變量為100
}
else if(out<0)//判斷PID調(diào)節(jié)后輸出偏差值變量是否小于0
{
out=0;//PID調(diào)節(jié)后輸出偏差值變量為0
}
uk1=uk;//目前總偏差值變量賦給之后偏差值總變量
e2=e1;//之前偏差值變量賦給之后偏差值變量
e1=e;//當前偏差值變量賦給之前偏差值變量
PWMTime=out;//PID調(diào)節(jié)后輸出偏差值變量賦給脈沖寬度時間變量
}
void PWMOUT()
{
if(cnt<PWMTime)//判斷定時器1中斷次數(shù)變量是否小于脈沖寬度時間變量
{
PWM_FC=1;//脈沖寬度輸入端口輸出高電平
}
else
{
PWM_FC=0;//脈沖寬度輸入端口輸出低電平
}
if(cnt>1000)//判斷定時器1中斷次數(shù)變量是否大于100
cnt=0;//定時器1中斷次數(shù)變量歸0
}
void SystemInit()//定時器0定時器1外部中斷0初始化函數(shù)
{
TMOD=0X21;//定時器0方式1，定時器1方式2。
TH0=0xf8;//初裝定時器0高八位寄存器定時數(shù)值
TL0=0x50 ;//初裝定時器0低八位寄存器定時數(shù)值，即2毫秒。
TH1=0xC0;//初裝定時器1高八位寄存器定時數(shù)值
TL1=0XC0;//初裝定時器1低八位寄存器定時數(shù)值，即16毫秒。
EA=1;//開總中斷
EX0=1;//開外部中斷0
IT0=1;//外部中斷0下降沿觸發(fā)
ET0=1;//開定時器0中斷允許
ET1=1;//開定時器1中斷允許
TR0=1;//開定時器0中斷
TR1=1;//開定時器1中斷
e =0;//偏差值變量為0
e1=0;//之后偏差值變量為0
e2=0;//再后偏差值變量為0
IN1=1;
IN2=1;
}
void SpeedSet()//設定速度函數(shù)
{
if(qidong==0)
{
delay(5);
if(qidong==0)
{
IN1=0;
IN2=1;
while(qidong==1);
}
}
if(tingzhi==0)
{
delay(5);
if(tingzhi==0)
{
IN1=1;
IN2=1;
EN=1;
while(tingzhi==1);
}
}
if(fangxiang==0)
{
delay(5);
if(fangxiang==0)
{
IN1=~IN1;
IN2=~IN2;
while(fangxiang==1);
}
}
if(AddSpeed==0)//判斷加速鍵是否按下
{
delay(5);//延時
if(AddSpeed==0)//再次判斷加速鍵是否按下
{
SetSpeed+=100;//設定速度變量每次加100
if(SetSpeed>3500)//判斷設定速度變量是否大于3500
{
SetSpeed=3500;//設定速度變量歸為3500
}
}
}
if(SubSpeed==0)//判斷減速鍵是否按下
{
delay(5);//延時
if(SubSpeed==0)//再次判斷減速鍵是否按下
{
SetSpeed-=100;//設定速度變量每次減100
if(SetSpeed<0)//判斷設定速度變量是否小于0
SetSpeed=0;//設定速度變量歸0
}
}
aa[7]=SetSpeed/1000+'0';
aa[8]=SetSpeed/100%10+'0';
aa[9]=SetSpeed/10%10+'0';
aa[10]=SetSpeed%10+'0';
LCD_Write_String(0,0,aa);
}
/**************主函數(shù)************/
void main()
{
SystemInit();
init();
LCD_Write_String(0,0,aa);
displayflag=1;
while(1)
{
SpeedSet();
if(displayflag==1)
{
displayflag=0;
cc[7]=ActualSpeed/1000+'0';
cc[8]=ActualSpeed/100%10+'0';
cc[9]=ActualSpeed/10%10+'0';
cc[10]=ActualSpeed%10+'0';
LCD_Write_String(0,1,cc);
}
}
}
void int0() interrupt 0//外部中斷0函數(shù)
{
Inpluse++;//脈沖計數(shù)變量加加
}
void Timer0() interrupt 1//定時器0中斷服務函數(shù)
{
static uint time=0;//轉(zhuǎn)速測量周期變量
TH0=0xf8;//重裝定時器0高八位寄存器計數(shù)值
TL0=0x50 ;//重裝定時器0低八位寄存器計數(shù)值，即2毫秒。
time++;//轉(zhuǎn)速測量周期變量加加
if(time>500)//判斷轉(zhuǎn)速測量周期變量是否大于500，等于500就是500x2毫秒=1000毫秒，也就是1s。
{
time=0;//轉(zhuǎn)速測量周期變量歸0
displayflag=1;//顯示標志位變量置1
ActualSpeed=Inpluse;//脈沖計數(shù)變量表示實際速度變量
Inpluse=0;//脈沖計數(shù)變量歸0
PIDControl();//PID控制函數(shù)
}
PWMOUT();
}
void Timer1() interrupt 3//定時器1中斷服務函數(shù)
{
cnt++;//定時器1中斷次數(shù)變量
}

ID:301191 · 發(fā)表于 2024-12-22 17:02

頂一下

ID:1109793 · 發(fā)表于 2024-12-22 18:38

我測試了一些，是單管控制，過沖比較嚴重，搞很久，最后就是把e限制了值，我編碼器60脈沖，只有一個信號，0.1秒一個測量周期，輸出鎖定在+—10轉(zhuǎn)，除了因為限制e的值后使提速變的比較緩慢以外，倒是可以實現(xiàn)空載時鎖定速度，200-3000之間都可以，目前沒有測試加載情況。因為電流還要控制，目前沒有好的限流方案用啊。

ID:97678 · 發(fā)表于 2024-12-22 19:14

怎么可以調(diào)節(jié) 步進電機的步數(shù)？

ID:420836 · 發(fā)表于 2024-12-23 01:16

PID 速度控制的目的不是使實際輸出速度等于目標速度嗎？如果程序正確，則可能是由于比例，積分和微分系數(shù)缺乏調(diào)整。

ID:401564 · 發(fā)表于 2024-12-23 09:17

1,你這個電機控制并不需要D項,PI控制就足夠了
2,I項需要限幅
3,過流控制不過是程序流程上的需要而已,在這個電路中意義不大

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