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stm32+增量式pid+max6675 PWM温度控制

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楼主
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:09 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
pid, PWM, max6675, STM32, 温度控制, 通讯
stm32+增量式pid+max6675 PWM温度控制

本文采用的芯片为STM32F103RCT6
温度芯片为MAX6675
之前spi通讯的max6675代码：
https://blog.csdn.net/answerMack/article/details/83310370
模拟io通讯的max6675代码：
https://blog.csdn.net/answerMack/article/details/83270562

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沙发
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:10 | 只看该作者
代码写了，具体还没试验过
用电表打过结果，感觉还可以，就粘上来了。

因为选用的热电偶线测温变化太快，所以在中间加了报警，但是里面没有蜂鸣器。后续代码会改进。会加上CAN总线等设置。只是简单实现温控。

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板凳
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:10 | 只看该作者
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pid.h
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#ifndef __PID_H

#define __PID_H

#include "sys.h"



typedef struct {

        int Set_temperature;                //期望值

        int Current_temperature;    //当前值

        

        float proportion;                         //比例系数P

        float integral;                         //积分系数I

        float differential;                 //微分系数D

        int T; //采样周期

        

        float error_current;                 //当前误差:浮点数

        int error_last;                     //上一步误差

    int error_sum;              //误差累计

        

        float pid_proportion_out;                   //比例项

        float pid_integral_out;                       //积分项

        float pid_differential_out;                   //微分项

        float pid_out;                           //PID控制输出

        

}PID;



//PID  *Pid;//存放PID算法需要的数据

//void PID_Init(int SETtemp); 

float pid_control(PID *PP,float current_temp); 

void PWM_CONTROL(float SUM); //占空比计算的

void PWM_Out(u8 m); //按功率输出的



 //struct PID  *PP;

 



#endif

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地板
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:11 | 只看该作者
可能有错误，请评论帮忙指正。谢谢！！
//

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5楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:12 | 只看该作者
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pid.c
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#include "pid.h"

#include "timer.h"

#include "usart.h"



//void PID_Init(int SETtemp)  //启动时，PID的参数值应该从保存上次值的存储器空间读取出来。在此直接设定

//{

//    Pid->Set_temperature=SETtemp;    //用户设定值

//        Pid->proportion=20;

//        Pid->integral=5000;   //积分系数

//        Pid->differential=1200;   //微分系数

//        Pid->T=1000;    //Pid计算周期（采样周期)

//    Pid->error_current=0.0;

//        Pid->error_last=0;

//        Pid->error_sum=0;

//        Pid->pid_proportion_out=0;

//        Pid->pid_integral_out=0;

//        Pid->pid_differential_out=0;

//        Pid->pid_out=0;

//}        



        //struct PID *PP,

float pid_control( PID *PP,float current_temp){

static float PID_ZL=0.0;

        float result=0.0;

        float A0,A1,A2;

        PP->error_current = PP->Set_temperature - current_temp;

printf("the PP->error_current is:%.2f\n",PP->error_current);

printf("\n");

    if(PP->error_current>20)PWM_Out(0);

    else if(PP->error_current<-20)PWM_Out(1);

    else if(PP->error_current>10 && PP->error_current<20)PWM_Out(2);

    else if(PP->error_current>-20 && PP->error_current<-10)PWM_Out(3);

    else if(PP->error_current>-20 && PP->error_current<-10)PWM_Out(3);

        /*==============

        增量式PID算法 增量式PID需每次叠加

        ================*/

    else if(PP->error_current<10 && PP->error_current>-10){

         A0=PP->proportion * (1+ PP->T/PP->integral +PP->differential/PP->T);

                 A1=-PP->proportion * (1+ 2*PP->differential/PP->T);

                 A2=PP->proportion * (PP->differential/PP->T);

                result =A0 * PP->error_current + A1 * PP->error_last +A2 * PP->error_sum ;

                result += PID_ZL;

                if (result>900){

                       if(PP->error_current>0)PWM_Out(0);

                           else PWM_Out(1);

                }

                else if (result<-5){

                       if(PP->error_current>0)PWM_Out(0);

                           else PWM_Out(1);

                }

                else if (-5<result&&result<5){

                        PWM_Out(4);

                }        

                else if (result>5&&result<900){

                        if(PP->error_current>0)PWM_CONTROL(result);

                        else PWM_CONTROL(-result);

                }

                

        }

        

        

        PID_ZL=result;

printf("the PID_ZL is:%.2f\n",PID_ZL);

printf("\n");        

        PP->error_sum=PP->error_last;

    PP->error_last=PP->error_current;

        return result;

}





/*==============

10度以内  PID控制        判断result范围，确定占空比        

=============*/

void PWM_CONTROL(float SUM){

int a=0;

        a=SUM;

printf("the ccrx<ten is:%d\n",a);

printf("\n");

if (a>0)TIM_SetCompare3(TIM3,a);

else TIM_SetCompare1(TIM3,-a);

}









void PWM_Out(u8 m){



switch(m)

        {

/*=========================================

                tim_ch3--加热    tim_ch1--冷却

20度差值： 全功：0：加热不冷却  1：冷却不加热

10-20度之间   半功热        

===========================================*/

                 case 0 :

                                TIM_SetCompare3(TIM3,0);

                        TIM_SetCompare1(TIM3,900);

                        break;        

                case 1 : 

                                TIM_SetCompare3(TIM3,900);

                        TIM_SetCompare1(TIM3,0);

                                break;        

                case 2 : 

                                TIM_SetCompare1(TIM3,800);

                        TIM_SetCompare3(TIM3,449);

                                break;        

                case 3 : 

                                TIM_SetCompare1(TIM3,449);

                        TIM_SetCompare3(TIM3,800);

                                break;        

        case 4 : //全关

                                TIM_SetCompare1(TIM3,900);

                        TIM_SetCompare3(TIM3,900);

                                break;        

        case 5 : //全开

                                TIM_SetCompare1(TIM3,0);

                        TIM_SetCompare3(TIM3,0);

                                break;                        

                

        }        



}

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6楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:12 | 只看该作者
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pwm.h

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7楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:13 | 只看该作者
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#ifndef __TIMER_H

#define __TIMER_H

#include "sys.h"

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);

#endif

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8楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:14 | 只看该作者
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pwm.c

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9楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:14 | 只看该作者
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#include "timer.h"

#include "GPIO.h"

//#include "usart.h"

//#include "stm32f10x.h"

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)

{  

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

        



        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);        //使能定时器3时钟

         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟

        

        GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3完全重映射   

    /* FULL REMAP  ---   PC6/7/8/9  TIM_CH1/2/3/4*/

   //设置该引脚为复用输出功能,

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9; //TIM_CH2

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出

        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

        GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

 

   //初始化TIM3

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式

        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

        

        //初始化TIM3 Channel2 PWM模式         

        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2

         TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能

        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高

        

        

        TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

        TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//比较预装载

        

        TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2

        TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器

        

        TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

    TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR3上的预装载寄存器

        

        TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

    TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR4上的预装载寄存器

        

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);//自动重装载

        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3

}

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10楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:15 | 只看该作者
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main.c

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11楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:16 | 只看该作者
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#include "stm32f10x.h"

#include "usart.h"        

#include "delay.h"

#include "sys.h"

#include "max6675.h"

#include "spi.h"

#include "led.h"

#include "timer.h"

#include "pid.h"



int main(void){

        PID  temperature;

    temperature.Set_temperature=50;    //用户设定值

        temperature.proportion=20;

        temperature.integral=5000;   //积分系数

        temperature.differential=1200;   //微分系数

        temperature.T=1000;    //temperature计算周期（采样周期)

    temperature.error_current=0.0;

        temperature.error_last=0;

        temperature.error_sum=0;

        temperature.pid_proportion_out=0;

        temperature.pid_integral_out=0;

        temperature.pid_differential_out=0;

        temperature.pid_out=0;

//        float t1;

        float t2,t3;

        float temp_error;

            float pid_result;

            SystemInit();

            LED_init();

            delay_init();

                uart_init(9600);

            max6675_MONI_init();

            SPI2_Init();

            SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8);//max6675的串行时钟频率为4.3Mhz

            SPI1_Init();

            SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8);//max6675的串行时钟频率为4.3Mhz

        

//            PID_Init(50);//PID设置温度

        

            TIM3_PWM_Init(900-1,0);//不分频。PWM频率=72000000/9999+1/143+1=50hz

            TIM_SetCompare1(TIM3,449);        

            TIM_SetCompare2(TIM3,300);//

            TIM_SetCompare3(TIM3,0);

            TIM_SetCompare4(TIM3,900);

            while(1)

                {

                        

                        

                        

                GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);

                GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_12);

                GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

                /*温度显示模块*/

//                t1=max6675_readTemperature();

//                printf("the I temperature is:%.2f\n",t1);

//                printf("\n");

            t3=max6675_readTemp_III();

                printf("the III temperature is:%.2f\n",t3);

                printf("\n");        

                delay_ms(300);

                t2=max6675_readTemp();

                printf("the II temperature is:%.2f\n",t2);

                printf("\n");        

                temp_error=t2-t3;

/*==================

        报警函数                                

====================*/

if(temp_error>150)        {

    printf("warning");

    printf("\n");

   t2=temperature.Set_temperature;

}                

                pid_result=pid_control(&temperature,t2);

                printf("the pid_result is:%.2f\n",pid_result);

                printf("\n");

                GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);

                GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_12);

                GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

                delay_ms(300);        

        }

}

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12楼
发给她更好fh|  楼主 | 2021-4-27 13:24 | 只看该作者
代码文件：

链接：https://pan.baidu.com/s/1Zg2zt65BZQi3DycBhGHOAw
提取码：a6jd

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13楼
cr315| | 2021-4-27 15:11 | 只看该作者
支持一下，期待楼主更多作品

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14楼
yezunfu317| | 2021-7-26 12:01 | 只看该作者
厉害

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15楼
庞飞彪| | 2021-11-15 09:43 | 只看该作者
您好，我测试了一下您的代码；有个问题想咨询一下，就我自己测试而言，我设定温度是40度，稳定之后的温度是在39 和 40 之间波动；然后累加误差是个负数，假设为（-200）；这里就稍微有点问题，39度情况下，误差是正数，会逐步使得累计误差减小（-200+6），趋向于0；而40度不存在误差，所以累加误差不变；然后又降到39度，累加误差继续趋向于0；然后就存在一个瞬间打破平衡；就是当累计误差变为正数时，就变成了PID调节（之前的都是采用case中的占空比），此时温度就会产生较大波动；大概会变成37--43度，然后再平衡为之前的状态；这种情况您认为哪里可以改进；

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16楼
4546044060| | 2022-5-28 16:04 | 只看该作者
#技术资源# if (result>900){
                       if(PP->error_current>0)PWM_Out(0);
                           else PWM_Out(1);
                }
                else if (result<-5){
                       if(PP->error_current>0)PWM_Out(0);
                           else PWM_Out(1);
                }
                else if (-5<result&&result<5){
                        PWM_Out(4);
                }        
                else if (result>5&&result<900){
                        if(PP->error_current>0)PWM_CONTROL(result);
                        else PWM_CONTROL(-result);
                }
               
        }
大佬这个900 5 -5 怎么来的呢

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