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#include <EEPROM.h> //用于参数Kp,Ki,Kd,数据储存
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // 用于LCD显示
#include <Wire.h> //用于LCD显示
#include<PID_v1.h> //用于PID控制
#define OutputPin 11 //定义Output输出引脚11,控制信号
#define listPin A0 //定义菜单光标位置,从电位器读入
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f,16,2); //设置LCD1602设备地址
double consKp = 0.5, consKi = 0.2, consKd = 0.1; //靠近终点时的参数
double aggrKp, aggrKi, aggrKd; //未靠近时的参数
double gap;
union data //共用体结构
{
double a;
byte b[8];
};
data p,i,d,s; //pid参数存放的共用体
float list = 0.0; //菜单光标位置变量,从电位器读入(0~1023)
int listval = 1; //光标初始化在1处
char output[6]; //Output转换为字符output
char input[6]; //Input转换为字符input
char kp[6];
char ki[6];
char kd[6];
char setpoint[6];
String comdata = ""; //空字符串变量,用于接收串口数据
double Setpoint = 0.0, Input = 0.0, Output = 0.0, Input_last = 0.0; //设定点,输入,输出, 上一次的输入输入值
//double OutputMax = 255, OutputMin = 0; //输出最大值为255,最小值为0(默认)
PID myPid(&Input, &Output, &Setpoint, aggrKp, aggrKi, aggrKd,P_ON_M, DIRECT); //设置初始pid模式
void setup()
{
//PID::SetOutputLimits(OutputMin,OutputMax); //限制输出范围
Serial.begin(9600); //串口初始化
Setpoint = 120; //设置终点角度
myPid.SetMode(AUTOMATIC); //pid模式设置为自动计算
attachInterrupt(1,add,FALLING); //按键1按下时,参数加
attachInterrupt(0,sub,FALLING); //按键2按下时,参数减
lcd.init(); //初始化LCD
lcd.backlight(); //设置LCD背景灯亮
pinMode(listPin,INPUT);
/********************************依次从EEPROM里面把掉电或reset前的Kp,Ki,Kd,Setpoint参数读取出来******************************/
for(int k = 0;k <8; k++)
{
p.b[k] = EEPROM.read(k);
}
aggrKp = p.a;
for(int m = 8;m < 16;m++)
{
i.b[m-8] = EEPROM.read(m);
}
aggrKi = i.a;
for(int n = 16; n < 24;n++)
{
d.b[n-16] = EEPROM.read(n);
}
aggrKd = d.a;
for(int w = 24; w < 32; w++)
{
s.b[w-24] = EEPROM.read(w);
}
Setpoint = s.a;
/*************LED闪烁,程序开始运行*************/
for(int z = 4; z >= 0; z -- )
{
analogWrite(OutputPin, 125);
delay(100);
analogWrite(OutputPin,0);
delay(100);
}
}
//循环
void loop()
{
/**********************************pid控制部分**********************************/
comdata = "";
while(Serial.available() > 0)
{
comdata += char(Serial.read());
delay(2);
if(comdata.length() == 3)
{
Input = comdata.toInt();
break;
}
} //读取串口数据
gap = abs(Setpoint - Input);
if(gap < 10)
{
myPid.SetTunings(consKp, consKi, consKd); //靠近时
}
else
{
myPid.SetTunings(aggrKp, aggrKi, aggrKd); //未靠近时
}
myPid.Compute(); //计算
analogWrite(OutputPin, Output); //pin 11输出模拟电压
/******************************菜单与数据显示部分***********************************/
list = map(analogRead(listPin),0,1023,0,80); // 读电位器
mark(list);
disp(kp);
disp(ki);
disp(kd);
disp(setpoint);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("I");
lcd.setCursor(1,0); // 设置显示指针位置(8,0)
dtostrf(Input,3,0,input);
lcd.print(input); //在LCD上输出input
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("O");
lcd.setCursor(1,1);
dtostrf(Output,3,0,output); //格式转换
lcd.print(output); //在LCD上输出output
//Serial.println(Output); //打印输出值(串口被占用)
Input_last = Input; //记录输入值
delay(500); //延迟500ms
}
/*****************************************按键,参数加**********************************************/
void add()
{
delay(500); //延时消抖
if(listval == 1) //改变参数并回写,在中断里面回写,以防止EEPROM过度擦写
{
aggrKp = aggrKp + 0.01;
p.a = aggrKp;
for(int k = 0; k < 8; k++)
{
EEPROM.write(k,p.b[k]);
}
}
else if(listval == 2)
{
aggrKi = aggrKi + 0.01;
i.a = aggrKi;
for(int m = 8;m < 16;m++)
{
EEPROM.write(m,i.b[m-8]);
}
}
else if(listval == 3)
{
aggrKd = aggrKd + 0.01;
d.a = aggrKd;
for(int n = 16;n < 24;n++)
{
EEPROM.write(n,d.b[n-16]);
}
}
else
{
Setpoint = Setpoint + 1;
s.a = Setpoint;
for(int w = 24;w < 32;w++)
{
EEPROM.write(w,s.b[w-24]);
}
}
}
/************************************按键,参数减********************************************/
void sub()
{
delay(500); //延时消抖
if(listval == 1) //改变参数并回写到EEPROM
{
if(aggrKp > 0)
{
aggrKp = aggrKp - 0.01;
}
else
{
aggrKp = 0.0;
}
p.a = aggrKp;
for(int k = 0; k < 8; k++)
{
EEPROM.write(k,p.b[k]);
}
}
else if(listval == 2)
{
if(aggrKi > 0)
{
aggrKi = aggrKi - 0.01;
}
else
{
aggrKi = 0.0;
}
i.a = aggrKi;
for(int m = 8;m < 16;m++)
{
EEPROM.write(m,i.b[m-8]);
}
}
else if(listval == 3)
{
if(aggrKd > 0)
{
aggrKd = aggrKd - 0.01;
}
else
{
aggrKd = 0.0;
}
d.a = aggrKd;
for(int n = 16;n < 24;n++)
{
EEPROM.write(n,d.b[n-16]);
}
}
else
{
if(Setpoint > 0)
{
Setpoint = Setpoint - 1;
}
else
{
Setpoint =0.0;
}
s.a = Setpoint;
for(int w = 24;w < 32; w++)
{
EEPROM.write(w,s.b[w-24]);
}
}
}
/**********************************************指针显示函数*************************************************/
void mark(float y)
{
lcd.setCursor(4,0); //清除上一时刻的箭头标志,用空格占位
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(10,0);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(4,1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(10,1);
lcd.print(" ");
if(y >= 0 && y <= 20.0) //根据电位器值,显示箭头位置
{
listval = 1;
lcd.setCursor(4,0);
}
else if(20.0 < y && y <= 40.0)
{
listval = 2;
lcd.setCursor(10,0);
}
else if(40.0 < y && y <= 60)
{
listval = 3;
lcd.setCursor(4,1);
}
else
{
listval = 4;
lcd.setCursor(10,1);
}
lcd.print(">");
}
/**************************************pid参数显示函数*********************************************/
void disp(char x[6])
{
if (x == kp)
{
lcd.setCursor(5,0); //在P后显示参数kp
lcd.print("p");
lcd.setCursor(6,0);
dtostrf(aggrKp,1,2,kp);
lcd.print(kp);
}
else if(x == ki)
{
lcd.setCursor(11,0); //在I后显示参数ki
lcd.print("i");
lcd.setCursor(12,0);
dtostrf(aggrKi,1,2,ki);
lcd.print(ki);
}
else if( x == kd)
{
lcd.setCursor(5,1); //在D后显示参数kd
lcd.print("d");
lcd.setCursor(6,1);
dtostrf(aggrKd,1,2,kd);
lcd.print(kd);
}
else //在S后显示参数Setpoint
{
lcd.setCursor(11,1);
lcd.print("S");
lcd.setCursor(12,1);
dtostrf(Setpoint,3,0,setpoint);
lcd.print(setpoint);
}
}