基于AVR ATMega16 的PID控制算法程序

　　最近由于有些時間，于是想起了做一個PID設計，在網上收集了不少關于PID控制的理論，于是計劃用mega16L做一個PID測試程序，發現一些意想不到的誤差，不知各位同仁是否有遇到與我的類似的現象：我定義了一個PID結構體，在初始化的時候無法把每個元素的初始化值設置為0(見下面的仿真圖)，而且，PID結構體中的部分參數是應該不變的，在整個PID運算中，但是不應該變化的參數卻在PID運算發生了變化，不知道是什么原因，到現在也無法查出原因。有興趣的朋友可以一起參與討論或有經驗的朋友 給與相關幫助，謝謝!

　　詳細的代碼和仿真情況如下：(我的硬件系統是本站的min Mega16/32 + JTAG ICE)

　　#include "config.h"

　　struct _PID

　　{

　　float PVn; //反饋信號變量

　　float SPn; //設定值

　　float Mn; //PID運算結果

　　float Kc; //比例系數

　　float Ts; //采樣時間(ms)

　　float Ti; //積分時間(ms)

　　float Td; //微分時間(ms)

　　float Mx; //積分項調整參數

　　float PVn_1;//前一次反饋變量

　　float MPn; //比例項的結果值

　　float MIn; //積分項的結果值

　　float MDn; //微分項的結果值

　　};

　　struct _PID *myPID;

　　void init_myPID(void);

　　void init_ports(void);

　　void init_device(void);

　　float MPn_value(struct _PID *PID);

　　float MIn_value(struct _PID *PID);

　　float MDn_value(struct _PID *PID);

　　float Mx_value(struct _PID *PID);

　　float Mn_value(struct _PID *PID);

　　void main (void)

　　{

　　init_device();

　　init_myPID();

　　myPID->SPn = 155.5;

　　myPID->Kc = 13.2;

　　myPID->Ts = 0.2;

　　myPID->Ti = 600.0;

　　myPID->Td = 0.0;

　　myPID->PVn = 108.2;

　　while(1)

　　{

　　myPID->MPn = MPn_value(myPID);

　　myPID->MDn = MDn_value(myPID);

　　myPID->Mx = Mx_value(myPID);

　　myPID->MIn = MIn_value(myPID);

　　myPID->Mn = Mn_value(myPID);

　　myPID->PVn_1 = myPID->PVn;

　　}

　　}

　　/******************************************************************************/

　　void init_myPID(void)

　　{

　　myPID->PVn = 0.0;

　　myPID->SPn = 0.0;

　　myPID->Mn = 0.0;

　　myPID->Kc = 0.0;

　　myPID->Ts = 0.0;

　　myPID->Ti = 0.0;

　　myPID->Td = 0.0;

　　myPID->Mx = 0.0;

　　myPID->PVn_1 = 0.0;

　　myPID->MPn = 0.0;

　　myPID->MIn = 0.0;

　　myPID->MDn = 0.0;

　　}

　　//------------------------------------------------------------------------------

　　void init_ports(void)

　　{

　　PORTA = 0x00; //If ADC Function was be used,the PORTA could`t set bit 1

　　DDRA = 0x00; //the port set input mode.

　　PORTB = 0x00;

　　DDRB = 0x00;

　　PORTC = 0x00; //m103 output only

　　DDRC = 0x00;

　　PORTD = 0x00;

　　DDRD = 0x00;

　　}

　　//------------------------------------------------------------------------------

　　void init_device(void)

　　{

　　CLI();

　　init_ports();

　　MCUCR = 0x00; //Set Power control(State:Close)

　　GICR = 0x00; //Set boot guide(State:Close).

　　SEI(); //re-enable interrupts

　　//all peripherals are now initialized

　　}

　　// 計算 比例項的值

　　//------------------------------------------------------------------------------

　　float MPn_value(struct _PID *PID)

　　{

　　float myMPn = 0.0;

　　myMPn = PID->Kc *( PID->SPn - PID->PVn);

　　return myMPn;

　　}

　　//計算積分項的值

　　//------------------------------------------------------------------------------

　　float MIn_value(struct _PID *PID)

　　{

　　float myMIn = 0.0;

　　myMIn = PID->Kc*(PID->Ts/PID->Ti)*(PID->SPn - PID->PVn) + PID->Mx;

　　return myMIn;

　　}

　　//計算微分項的值

　　//------------------------------------------------------------------------------

　　float MDn_value(struct _PID *PID)

　　{

　　float myMDn = 0.0;

　　myMDn = PID->Kc * (PID->Td/PID->Ts) * (PID->PVn_1 - PID->PVn);

　　return myMDn;

　　}

　　//計算PID的結果

　　//------------------------------------------------------------------------------

　　float Mn_value(struct _PID *PID)

　　{

　　float myMn = 0.0;

　　myMn = PID->MPn + PID->MIn + PID->MDn;

　　return myMn;

　　}

　　//計算積分項的調整值

　　//------------------------------------------------------------------------------

　　float Mx_value(struct _PID *PID)

　　{

　　float myMx = 0.0;

　　if(PID->Mn > 1.0)

　　{

　　myMx = 1.0 - (PID->MPn + PID->MDn);

　　}

　　else if(PID->Mn < 0.0)

　　{

　　myMx = -(PID->MPn + PID->MDn);

　　}

　　return myMx;

　　}

　　運行到PID初始化函數：void init_myPID(void)時的仿真結果如下：無法全部初始化為0

　　運行到：

　　myPID->SPn = 155.5;

　　myPID->Kc = 13.2;

　　myPID->Ts = 0.2;

　　myPID->Ti = 600.0;

　　myPID->Td = 0.0;

　　myPID->PVn = 108.2;

　　重新賦值后，部分參數Ts并不為0.2