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【分享】大神教你如何将PID输出结果与PWM占空比一起玩起来

2015-6-5 13:10:20 76120 PID PWM

不论是智能车还是四轴飞行器，都会遇到占空比输出影响并控制输出端控制电压得情况，如何将UK值与PWM占空比值对应起来，进而实现占空比输出和输出控制电压对应？这里分享一些我的经验。

先在这里说一下我的思路，后面还有论坛里面一篇很不错的增量PID教程。

前提条件：（讨论的是输出控制的是电压，不是PWM方波。而PWM输出后要经过滤波整形再输出控制）
输出电压控制电压范围是0-10V。
给定、反馈、输出电压采样输入电压范围是0-5V（经过运放）。
使用单片机AD为10位AD芯片。
那么10位AD芯片电压采集得到的数据范围就是0-1024。
PWM为 8位可调占空比方波，0对应输出占空比为0的方波，255对应输出占空比100%的方波，127对应输出50%的方波。

比如：当前给定是2.5V，反馈电压是1V

那么经过AD采样
1、给定2.5V对应为 512
2、反馈1V对应为 205
假定经过PID计算得到的UK为400
也就意味着输出电压应当为（400*（UPWM峰值电压））/1024

那么UK对应的PWM占空比是多少呢？
我们知道，UK=1024对应占空比为100，也就是PWM的占空比系数为255。可知，PWM系数 = UK/4;
那么400就应当对应系数 400/4=100。
也就是输出电压=400*10/1024=3.9V

同时，由于采样精度以及PWM输出占空比精度控制的问题，将导致输出电压和期望值不是那么线性，所以，我在项目内加入了输出电压采样的控制。

采样AD输入为0-5V，所以，对于输出0-10V有一个缩小的比例。
输出10V则采样值对应为255
输出5V则采样之对应127
可知，3.9V对应AD结果为97
采样输出电压值，可以针对性的调整一下占空比输出，从而得到误差允许范围内的一个控制输出电压。

同时，经过一些加速控制的手段。可以比较迅速的达到控制的目的。
下文中的UK控制方法是针对增量式PID控制而来做的。

void PWMProcess(void)
{
uint16 idata temp;
uint16 idata UKTemp;
temp = 0;
UKTemp = 0;
if( Pwm.ChangeFlag_Uint8 != 0 ) //判断是否需要改变占空比
{ //是否需要改变占空比和你的被控系统特性有关
Pwm.ChangeFlag_Uint8 = 0;
UKTemp = PID.Uk_Uint16 + SwIn.AddValue_Uint16;//计算UK控制量
//控制量和计算值以及一个开关量有关，我这里的开关量是系统需要的时候叠加在控制量上的一个变量。
if(UKTemp>999)
{
UKTemp = 999;
} //这里只所以是999封顶而不是1024是因为我的系统PWM的峰值电压是12V导致。
while(1)//如果输出电压和期望电压相差 Delta，则继续调整占空比，直到在误差以内
{
ADChPro(UPWMADCH); //测量输出电压
if( ADPool.Value_Uint16[UPWMADCH] == UKTemp)
{
return;
}
if( ADPool.Value_Uint16[UPWMADCH] > UKTemp) //如果当前电压大于输出电压，减小占空比
{
if( ( ADPool.Value_Uint16[UPWMADCH] - UKTemp ) > UDELTA )
{
temp = ADPool.Value_Uint16[UPWMADCH] - UKTemp; //
temp = temp / 2; //下降可以加速下降，所以下降参数加倍 -----/*PWM的系数为UK/4*/
if( Pwm.DutyCycle_Uint8 > temp )
{
Pwm.DutyCycle_Uint8 = Pwm.DutyCycle_Uint8 - temp;
}
else
{
Pwm.DutyCycle_Uint8 = 0;
}
}
else
{
return;
}
}
else //如果当前电压小于输出电压
{
if( ( UKTemp - ADPool.Value_Uint16[UPWMADCH] ) > UDELTA )
{
temp = UKTemp - ADPool.Value_Uint16[UPWMADCH];
temp = temp / 4; //上升处理不要超调，所以每次只+一半
if( (255-Pwm.DutyCycle_Uint8) > temp )
{
Pwm.DutyCycle_Uint8 += (temp/2);
}
else
{
Pwm.DutyCycle_Uint8 = 255;
}
}
else
{
return;
}
}
DisPlayVoltage();
PWMChangeDuty(Pwm.DutyCycle_Uint8); //改变占空比
Delay(10,10);
}
}
}

复制代码

最后附上一个坛子里面写的很不错的增量PID教程:
【教程】如何在STM32上实现增量式PID转
https://bbs.elecfans.com/jishu_484125_1_1.html

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2015-6-5 13:10:20　　评论 淘帖0 举报

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67 个讨论

0 强烈赞一个

2015-6-5 19:58:54 评论举报 1^# h1654155209.0615

0 很详细，领教了

2015-6-6 21:14:24 评论举报 2^# 2042951220

0 谢谢分享，强烈赞一个

2015-6-12 10:25:48 评论举报 3^# 徐绍淳

0 灰常感谢大神的无私奉献！

2015-6-13 09:36:23 评论举报 4^# h1654155739.6260

0 万分感谢啊，不过我还不太会啊，能手把手教我吗

2015-6-14 19:28:35 评论举报 5^# zxy

0 谢谢分享

2015-6-15 22:19:44 评论举报 6^# 唐凌

0 多谢。。。分享。。。

2015-6-17 15:45:52 评论举报 7^# hkzhaojing

0 多谢分享。。学习学习

2015-6-22 08:58:39 评论举报 8^# hkzhaojing

0 谢谢分享

2015-6-25 08:49:31 评论举报 9^# zywplc

0 太6了领教了感谢

2015-6-27 11:29:22 评论举报 10^# 谢志长

0 按事故发生的，谢谢

2015-6-28 15:22:20 评论举报 11^# wxhxxxxx

0 感谢大神分享，学习中…………

2015-6-30 14:13:35 评论举报 12^# 不进则退

0 很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚

2015-7-2 11:26:29 评论举报 13^# 克努先生

0 很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚

2015-7-2 11:26:40 评论举报 14^# 克努先生

0 很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚很厉害的赶脚

2015-7-2 11:26:52 评论举报 15^# 克努先生

0 提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

2015-7-3 09:43:59 评论举报 16^# 头像被屏蔽

0 提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

2015-7-3 09:44:16 评论举报 17^# 头像被屏蔽

0 楼主很活跃的样子，哪里都能看到你

2015-7-8 09:11:52 评论举报 18^# waczhaozhe

0 强烈赞一个赞一个

2015-7-8 09:45:23 评论举报 19^# 亲启

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