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[STM32F1] STM32 pid自整定+pid控温+pwm输出

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 楼主| louliana 发表于 2025-3-22 07:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
PWM, PWM输出, ST, STM, STM32
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  1. #include "./pid/pid.h"   
    

  2. #include "./led/bsp_led.h"   
    

  3. #include "./GeneralTim/bsp_GeneralTim.h"
    


  4. 

  5. PID pid; //存放PID算法所需要的数据
    


  6. 

  7. uint16_t pw;
    

  8. uint16_t save_buff[9000] = {0}; //保存数据缓存
    

  9. extern volatile        uint16_t Step_Auto;       
    

  10. extern volatile        uint32_t PID_cool_cnt;
    

  11. extern volatile        uint32_t PID_heat_cnt;
    

  12. extern volatile        uint16_t pid_self_first_status_flag;        //标志位
    

  13. extern volatile        uint16_t PID_Deal,PID_auto_Deal;
    

  14. extern volatile        uint16_t zero_across_counter;
    

  15. extern volatile        uint16_t k_pid_self_counter;
    

  16. extern volatile        uint16_t CCR4_Val;
    

  17. extern volatile        uint16_t kkk;
    

  18. void PID_Calc()  //pid计算
    

  19. {
    

  20.         float DelEk;       
    

  21.         float out;
    

  22.         if (PID_Deal == 1)
    

  23.         {
    

  24.                 pid.Ek=pid.Sv-pid.Pv;   //得到当前的偏差值
    

  25.                 pid.SEk+=pid.Ek;        //历史偏差总和
    

  26.                 DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1;  //最近两次偏差之差
    


  27. 

  28.                 pid.Pout=pid.Kp*pid.Ek;     //比例输出
    

  29.                 pid.Iout=pid.Ki*pid.SEk;                          //积分输出
    

  30.                 pid.Dout=pid.Kd*DelEk;                            //微分输出
    

  31.                 out= pid.Pout+ pid.Iout+ pid.Dout;
    

  32.                 kkk++;
    

  33.                 if(out>255)
    

  34.                 {
    

  35.                         kkk=0;
    

  36.                         pid.SEk=0;
    

  37.                 }
    

  38.                 if(out>255)
    

  39.                 {
    

  40.                         pid.OUT=255;
    

  41.                 }
    

  42.                 else if(out<0)
    

  43.                 {
    

  44.                         pid.OUT=0;
    

  45.                 }
    

  46.                 else
    

  47.                 {
    

  48.                         pid.OUT=out;
    

  49.                 }
    

  50.                 pid.Ek_1=pid.Ek;  //更新偏差
    

  51. //                printf ( "\r\n%.1f\r\n",out);       
    

  52.                 PID_out();
    

  53.                
    

  54.         }
    

  55. }
    

  56. void PID_out()  //输出PID运算结果到负载---每1ms被调用1次
    

  57. {
    

  58.         uint16_t kk;
    

  59.         if (pid.Pv>pid.Sv)//当前温度大于用户设定温度
    

  60.         {
    

  61.                 CCR4_Val=100;
    

  62.                 GENERAL_TIM_Init();
    

  63.         }
    

  64.                 else
    

  65.                 {
    

  66.                 kk=100-pid.OUT*100/255;
    

  67.                 CCR4_Val=kk;
    

  68.                 GENERAL_TIM_Init();
    

  69. //        printf ( "\r\n%3d\r\n",kk);
    

  70.                 }
    

  71. }
    

  72. void PID_auto()//继电器反馈法自整定pid参数
    

  73. {
    


  74. 

  75.         uint8_t i = 0;
    

  76.         float KC = 0;
    

  77.         float TC = 0;
    

  78.         float V_temp = 0,min_temp = 0,max_temp = 0;
    

  79.         float TIME_Hight=0,TIME_LOW=0;
    

  80.        
    

  81.        
    

  82.         //第一步进入比较初始温度 确定此时温度处于哪种情况
    


  83. 

  84. if (PID_auto_Deal== 0)
    

  85. {
    

  86. /******************************************************************************************************/
    

  87.                
    

  88.                 PID_Deal = 0;//退出pid
    

  89.                
    

  90.                 //程序第一次进入 查看对比当前温度和设定温度
    


  91. 

  92.                 if(pid.Pv < pid.Sv1)//当前温度低于设定温度
    

  93.                 {
    

  94.                         PID_heat_cnt++;                //热
    

  95.                         PID_cool_cnt = 0;
    

  96.                         if(PID_heat_cnt >= 3)//连续3次结果
    

  97.                         {
    

  98.                                 CCR4_Val=0;//加热
    

  99.                                 GENERAL_TIM_Init();
    


  100. 

  101.                                 if(Step_Auto == 0)               
    

  102.                                 {
    

  103.                                         Step_Auto = 1;
    

  104.                                         zero_across_counter++;
    

  105. //                                        printf ( "\r\n1");       
    

  106.                                 }
    

  107.                         }
    

  108.                 }
    

  109.                 else//当前温度 大于 设定温度 停止加热
    

  110.                 {
    

  111.                         PID_cool_cnt++;
    

  112.                         PID_heat_cnt = 0;
    

  113.                         if(PID_cool_cnt > 3)
    

  114.                         {
    

  115.                                 CCR4_Val=100;                //不加热
    

  116.                                 GENERAL_TIM_Init();
    

  117.                                 if(Step_Auto == 1)                //设定温度高于当前温度
    

  118.                                 {
    

  119.                                         Step_Auto = 0;
    

  120.                                         zero_across_counter++;
    

  121.                                 }
    

  122.                         }
    

  123.                 }
    

  124.                 if(PID_heat_cnt >= 65535)//连续3次结果
    

  125.                 {
    

  126.                         PID_heat_cnt=65535;
    

  127.                 }
    

  128.                 if(PID_cool_cnt >= 65534)//连续3次结果
    

  129.                 {
    

  130.                         PID_cool_cnt=65534;
    

  131.                 }
    

  132.                
    

  133.                
    

  134.                
    

  135.                 /*****************开始计算强行振荡的周期和幅值****************************/                       
    


  136. 

  137.                 if((zero_across_counter == 3 ) || (zero_across_counter == 4 ))
    

  138.                 {
    

  139.                         save_buff[k_pid_self_counter] = pid.Pv;
    

  140.                        
    

  141.                         k_pid_self_counter++;
    

  142.                        
    

  143.                         if(k_pid_self_counter >=9000)
    

  144.                         {
    

  145.                                 k_pid_self_counter = 0;                                       
    

  146.                         }
    

  147.                 }
    

  148.                 else if(zero_across_counter == 5 )//5次过0 则说明出现了振荡 整定成功
    

  149.                 {
    

  150.                                 PID_Deal = 1;
    

  151.                                 PID_auto_Deal = 1;
    

  152.                                 zero_across_counter = 0;
    


  153. 

  154.                                         max_temp=save_buff[0];
    

  155.                                         min_temp=save_buff[0];
    

  156.                                         for(i = 0;i < k_pid_self_counter;i++)
    

  157.                                         {
    

  158.                                                 if(save_buff[i] >= max_temp)
    

  159.                                                 {
    

  160.                                                         max_temp = save_buff[i];
    

  161.                                                         TIME_LOW=i;
    

  162.                                                 }
    

  163.                                                 if(save_buff[i] <= min_temp)
    

  164.                                                 {
    

  165.                                                         min_temp = save_buff[i];
    

  166.                                                         TIME_Hight=i;
    

  167.                                                 }
    

  168.                                         }
    

  169.                                         V_temp =  max_temp - min_temp;                                        //最大减最小就是幅值
    

  170.                                        
    

  171.                                        
    

  172.                                 KC = 127/V_temp;
    

  173. //如果记录了 最低温度 与 最高温度对应的时间 那么沿用这个公式：TC = 2 * (TIME_Hight - TIME_LOW);       
    

  174.                                 TC = k_pid_self_counter;        //TC =2 * (TIME_Hight - TIME_LOW);
    

  175.                        
    

  176.                                 pid.Kp = 0.6*KC;               
    

  177.                                 pid.Ki = (0.6*KC)/(0.5*TC)/10;
    

  178.                                 pid.Kd = (0.6*KC)*(0.125*TC)/60;
    

  179.                                 printf ( "\r\n整定成功");               
    

  180.                         }
    

  181.         }       
    

  182. }
    


  183. 


  184. 


  185. 


  186. 

  187. #include "stm32f10x.h"
    

  188. #include "core_cm3.h"
    

  189. #include "./systick/bsp_SysTick.h"
    

  190. #include "./led/bsp_led.h"
    

  191. #include "./usart/bsp_usart.h"
    

  192. #include "./ds18b20/bsp_ds18b20.h"
    

  193. #include "./pid/pid.h"
    

  194. #include "./timer/timer.h"
    

  195. #include "./AdvanceTim/bsp_AdvanceTim.h"
    

  196. #include "./GeneralTim/bsp_GeneralTim.h"
    


  197. 

  198. volatile uint32_t time = 0; // ms 计时变量
    

  199. volatile uint32_t time2 = 0; // ms 计时变量
    

  200. float TM1,TM2;
    

  201. volatile uint8_t ucDs18b20Id[8];
    


  202. 

  203. volatile        uint16_t Step_Auto;        
    

  204. volatile        uint32_t PID_cool_cnt;
    

  205. volatile        uint32_t PID_heat_cnt;
    

  206. volatile        uint16_t pid_self_first_status_flag;        //标志位
    

  207. volatile        uint16_t PID_Deal,PID_auto_Deal;
    

  208. volatile        uint16_t zero_across_counter;
    

  209. volatile        uint16_t k_pid_self_counter;
    

  210. volatile        uint16_t CCR4_Val;
    

  211. volatile        uint16_t kkk;
    

  212. //volatile         uint16_t save_buff[9000] = {0};
    

  213. void delay();
    


  214. 

  215. void PID_Init()
    

  216. {
    

  217.                 pid.Sv=30;                //用户设定温度
    

  218.                 pid.OUT0=1;
    


  219. 

  220.                 zero_across_counter=0;
    

  221.                 PID_cool_cnt=0;
    

  222.                 PID_heat_cnt=0;
    

  223.                 PID_Deal=0;
    

  224.                 PID_auto_Deal=0;
    

  225.                 pid_self_first_status_flag = 0;
    

  226.                 k_pid_self_counter=0;
    

  227.                 if( pid.Pv <= pid.Sv)        //设定温度高于当前温度
    

  228.                 {
    

  229.                         pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;        
    

  230.                         pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;        
    

  231.                         pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;        
    

  232.                         pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;        
    

  233.                         pid.Sv1=(pid.Sv-pid.Pv)/2+pid.Pv;        
    

  234.                         
    

  235.                 }               
    

  236. //                CCR4_Val=100;
    

  237. //                PID_auto_Deal=1;
    

  238. //                PID_Deal=1;
    

  239. //                pid.Sv=30;
    

  240. //                pid.Kp=38.0999985;
    

  241. //                pid.Ki=0.21666673;
    

  242. //                pid.Kd=2.8575;
    

  243.                
    

  244.         
    

  245. }
    


  246. 


  247. 


  248. 

  249. /**
    

  250.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  主函数
    

  251.   * @param  无  
    

  252.   * @retval 无
    

  253.   */
    

  254. int main(void)
    

  255. {        
    

  256.                 delay();
    

  257.         CCR4_Val=50;
    

  258.         ADVANCE_TIM_Init();
    

  259.         GENERAL_TIM_Init();
    

  260.         
    

  261.         /* 配置SysTick 为1us中断一次 */
    

  262.         SysTick_Init();
    

  263.         
    

  264.         
    

  265. //        /* 端口初始化 */
    

  266. //        LED_GPIO_Config();//初始化了PB1口
    

  267.         
    

  268.         
    


  269. 

  270.         
    

  271.         USART_Config();        //初始化串口1
    

  272.         printf("\r\n this is a ds18b20 test demo \r\n");
    

  273.         while( DS18B20_Init() )        
    

  274.         printf("\r\n no ds18b20 exit \r\n");//初始化DS18B20，不初始化就等待这里?
    

  275.         printf("\r\n ds18b20 exit \r\n");
    

  276.         DS18B20_ReadId(ucDs18b20Id);
    

  277.         TM1=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id );
    

  278.         pid.Pv=TM1;
    

  279.         PID_Init();  //参数初始化        
    

  280.         pid.Sv1=28;        
    

  281.         while(1)        
    

  282.         {        
    

  283.                 printf ( "\r\n%.1f",TM1);                // 打印通过 DS18B20 序列号获取的温度值        
    

  284.                 Delay_ms(10);
    

  285.                 TM1=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id );
    

  286.                 pid.Pv=TM1;//当前温度         
    

  287.                 pid.Pv=TM1;//当前温度        
    

  288.                 PID_auto();
    

  289.                 PID_Calc(); //pid计算                                                               
    

  290. //                printf ( "\r\n%.1f",TM1);                // 打印通过 DS18B20 序列号获取的温度值        
    

  291. //                Delay_ms(1000);
    

  292. //                if ( time >= 10 ) /* 10 * 1 ms = 10ms 时间到 */
    

  293. //    {
    

  294. //      time = 0;  
    

  295. //                        TM1=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id );
    

  296. //                        pid.Pv=TM1;//当前温度        
    

  297. //    }
    

  298. //                if ( time2 >= 1000 ) /* 1000 * 1 ms = 1s 时间到 */
    

  299. //    {
    

  300. //      time2 = 0;  
    

  301. //                        pid.Pv=TM1;//当前温度        
    

  302. //                        PID_auto();
    

  303. //                        PID_Calc(); //pid计算                                                               
    

  304. //                }               
    

  305.         }         
    

  306. }                                
    

  307. void delay(void)
    

  308. {
    

  309.         int i;
    

  310.         for(i=0; i<10000000; i++)
    

  311.                 ;
    

  312. }


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