PID-c.zip_invertedpendulum_一级倒立摆_倒立摆PID资源-CSDN文库

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20 浏览量 2022-09-21 18:45:51 上传评论收藏 1KB ZIP 举报

倒立摆，特别是“一级倒立摆”，是一个经典的控制理论问题，因其动态特性复杂而被广泛用于测试和演示控制算法，如PID控制器。这个“PID-c.zip”压缩包中的资源显然是一个C语言编写的PID控制算法，用于稳定一级倒立摆。我们需要理解一级倒立摆的基本概念。一级倒立摆是一个单自由度系统，由一个可以绕垂直轴旋转的杆和一个固定在地面上的枢轴组成。当杆处于直立位置时，系统处于不稳定状态，任何微小扰动都会导致杆倒下。因此，控制目标是通过调节枢轴的动力使得杆保持直立。 PID控制器，即比例-积分-微分控制器，是工业自动化中最常用的控制算法之一。它通过结合当前误差的比例（P）、过去误差的积分（I）和未来误差的预测（D）来计算控制输出。在这个一级倒立摆的应用中，PID控制器的输入通常是摆角或其速度，输出是枢轴的电机转速，以调整摆杆的角度。 “倒立摆PID参考.C”文件很可能是实现这一控制逻辑的源代码。代码可能包括以下几个关键部分： 1. **传感器数据读取**：获取倒立摆当前的角度信息，通常通过陀螺仪或其他角度传感器实现。 2. **PID计算**：根据当前角度与目标角度的差值（误差），计算P、I、D三个分量，并综合为控制信号。 3. **电机控制**：将PID输出的控制信号转换为电机的转速或扭矩指令。 4. **系统更新**：更新系统状态，可能包括时间步长的设定和误差历史的存储。 5. **反馈循环**：不断重复以上步骤，形成闭环控制系统。在实际编程中，PID参数的整定是至关重要的，包括比例系数(P)，积分系数(I)和微分系数(D)。这些参数的选择直接影响系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力。一般会通过试错法或者自动调参算法（如Ziegler-Nichols法则）进行调整。此外，代码可能还包含错误处理和调试信息，以确保系统在遇到异常情况时能够正确处理，并且便于开发者理解系统运行状态。这个“PID-c.zip”压缩包提供了一个用C语言实现的一级倒立摆PID控制程序，对于学习控制理论和实践PID控制有很好的参考价值。通过分析和理解这段代码，开发者可以深入理解PID控制器的工作原理以及如何将其应用到实际物理系统中。

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倒立摆PID参考.C 3KB

#include<reg52.h> #include<stdio.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define THC0 0xf8 #define TLC0 0xcD //2ms unsigned char code Duan[]={0x3F, 0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//共阴极数码管，0-9段码表 unsigned char Data_Buffer[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}; uchar i=0; sbit AddSpeed=P1^1; sbit SubSpeed=P1^2; sbit PWM_FC=P1^0; int e ,e1 ,e2 ; //pid 偏差 float uk ,uk1 ,duk ;//pid输出值 float Kp=5,Ki=10,Kd=1.9;//pid控制系数 int out=0; uint SpeedSet=1000; uint cnt=0; uint Inpluse=0,num=0;//脉冲计数 uint PWMTime=100;// 脉冲宽度 unsigned char arry[]; void SendString(uint ch); void PIDControl(); //PID控制 void SystemInit(); //系统初始化 void delay(uchar x); void PWMOUT(); //PWM输出 void SetSpeed(); //速度设置 void SegRefre(); /**************主函数************/ void main() { SystemInit(); while(1) { SetSpeed(); SegRefre(); PWMOUT(); } } void PIDControl() //pid偏差计算 { e=SpeedSet-num; duk=(Kp*(e-e1)+Ki*e+Kd*(e-2*e1+e2))/50; //+Kd*(e-2e1+e2) uk=uk1+duk; out=(int)uk; if(out>1000) { out=1000; } else if(out<0) { out=0; } uk1=uk; e2=e1; e1=e; PWMTime=out; } void delay(uchar x) { uint i,j; for(i=x;i>0;i--) for(j=50;j>0;j--); } void PWMOUT() { if(cnt<PWMTime) { PWM_FC=1; } else { PWM_FC=0; } if(cnt>1000) cnt=0; } void SystemInit() { TMOD=0X21; //t1用来串口t2定时 TH0=THC0; TL0=TLC0; TH1=0xC0; TL1=0XC0; ET1=1; ET0=1; TR0=1; TR1=1; EX0=1; //中断0用来测量转速 IT0=1; EA=1; e =0; e1=0; e2=0; } void SetSpeed() { if(AddSpeed==0) { delay(200); if(AddSpeed==0) { SpeedSet+=100; if(SpeedSet>9999) { SpeedSet=9999; } } } if(SubSpeed==0) { delay(200); if(SubSpeed==0) { SpeedSet-=100; if(SpeedSet<0) SpeedSet=0; } } } void SegRefre() //显示刷新 { Data_Buffer[0]=SpeedSet/1000; Data_Buffer[1]=SpeedSet%1000/100; Data_Buffer[2]=SpeedSet%100/10; Data_Buffer[3]=SpeedSet%10; Data_Buffer[4]=num/1000; Data_Buffer[5]=num%1000/100; Data_Buffer[6]=num%100/10; Data_Buffer[7]=num%10; } void int0() interrupt 0 { Inpluse++; } void t0() interrupt 1 { static unsigned char Bit=0;//静态变量，退出程序值保留 static unsigned int time=0; static unsigned int aa=0; TH0=THC0; TL0=TLC0; aa++; if(aa==50) { aa=0; flag0=1; } Bit++; time++; //转速测量周期 if(Bit>8) Bit=0; P0=0xff; P2=Duan[Data_Buffer[Bit]]; switch(Bit) { case 0:P0=0X7F;break; case 1:P0=0XBF;break; case 2:P0=0XDF;break; case 3:P0=0XEF;break; case 4:P0=0XF7;break; case 5:P0=0XFB;break; case 6:P0=0XFD;break; case 7:P0=0XFE;break; } if(time>100) { time=0; num=Inpluse*15*5; Inpluse=0; PIDControl(); } } void timer_1() interrupt 3 { cnt++; //cnt越大占空比越高2.5Khz }