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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 76387 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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张永强	+ 5	您的付出是论坛的动力,感谢您一直支持!.

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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 谢谢楼主分析那个，学习心得

2016-10-23 21:50:35 评论举报 41^# 马保华

0 6666666666666666 66666666666666666666666

2016-12-21 18:40:47 评论举报 42^# 陈言彬

0 谢谢分享，简洁方便。

2016-12-21 20:13:23 评论举报 43^# 珊翠青

0 楼主这个帖子，纯干活，点赞

2017-1-9 19:34:30 评论举报 44^# 忘忧草lu

0 详细的教程谢谢

2017-3-7 11:07:11 评论举报 45^# 郭书明

0 {:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}{:4:}

2017-3-9 17:57:45 评论举报 46^# 王有博

0 头次看到这么好的文章，希望再次能看到碰到这样的文章

2017-4-11 21:59:45 评论举报 47^# 覃小筱

0 谢谢楼主分享，必须赞一个

2017-4-12 08:59:58 评论举报 48^# KDS

0 看了一遍，向楼主学习！

2017-4-14 14:37:02 评论举报 49^# h1654155963.2409

0 一直都没有搞懂PID算法，不过还是要赞一下

2017-4-28 14:10:46 评论举报 50^# nslee

0

2017-5-18 15:16:54 评论举报 51^# 波6波

0 好资料。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

2017-5-24 15:23:19 评论举报 52^# 波6波

0 学习一下~~~~~~~~~~~

2017-6-1 17:00:08 评论举报 53^# kong369

0 谢谢分享

2017-6-10 16:01:11 评论举报 54^# lihongfang

0 学习了！！！

2017-6-10 16:30:25 评论举报 55^# dcddcd5505

0 谢谢分享谢谢

2017-6-13 23:07:43 评论举报 56^# xiayichuyang

0 l楼主在吗，我能请教一个问题吗

2017-7-14 16:05:11 评论举报 57^# 念岑Cen

0 谢谢分享！

2017-7-25 16:28:50 评论举报 58^# 不知远行

0 labview编程可以很简单 [修改]

2017-7-25 18:09:34 评论举报 59^# valleylw

0 写的很好

2017-8-8 10:59:33 评论举报 60^# chaoshine

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