模糊PID控制温控系统设计方案C语言程序代码.docx

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模糊PID控制温控系统设计方案C语言程序代码

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

模糊PID控制温控系统仿真设计C程序代码

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

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#definePULSE200

#definenumber0.035

sbitSDO=P2^0。

sbitSDI=P2^1。

sbitCS=P2^2。

sbitCLK=P2^3。

sbitEOC=P2^4。

sbitRS=P2^5。

sbitRW=P2^6。

sbitEN=P2^7。

sbitKEY1=P3^0。

sbitKEY2=P3^1。

sbitKEY3=P3^2。

sbitKEY4=P3^3。

sbitKEY5=P3^4。

sbitIN1=P3^5。

sbitIN2=P3^6。

sbitENA=P3^7。

ucharflag。

ucharflag_start。

floatS_temp=60.0。

floatP_temp=20.0。

floatKp。

floatKi。

floatKd。

floatErr=0.0。

floatLast_Err=0.0。

floatD_Err=0.0。

floatSum_Err=0.0。

floatU=0.0。

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

函数功能：

延时

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

voiddelay_ms（ucharz）

{

uchari。

ucharj。

for（i=z。

i>0。

i--）

for（j=360。

j>0。

j--）。

}

voiddelay_us（ucharz）

{

uchari。

for（i=z。

i>0。

i--）。

}

voidLCD_WriteData（ucharDat）

{

RS=1。

P1=Dat。

delay_us（10）。

EN=1。

delay_us（10）。

EN=0。

}

voidLCD_WriteCOM（ucharcom）

{

RS=0。

P1=com。

delay_us（10）。

EN=1。

delay_us（10）。

EN=0。

}

voidShow_Num（ucharx,uchary,ucharn,floatnum）

{

uchara[3]。

uchari。

uintTemp。

Temp=（int）num。

for（i=0。

i

i++）

{

a[i]=Temp%10。

Temp=Temp/10。

}

if（y%2==1）

LCD_WriteCOM（0x80+x）。

else

LCD_WriteCOM（0x80+0x40+x）。

for（i=n。

i>0。

i--）

LCD_WriteData（a[i-1]+0x30）。

}

voidShow_Ki（ucharnum_Ki）

{

ucharTemp。

num_Ki=Ki*100。

Temp=（uchar）num_Ki。

Show_Num（10,2,1,Temp%10）。

Temp=Temp/10。

Show_Num（9,2,1,Temp%10）。

Temp=Temp/10。

Show_Num（7,2,1,Temp）。

}

voidShow_char（ucharx,uchary,ucharch）

{

if（y%2==1）

LCD_WriteCOM（0x80+x）。

else

LCD_WriteCOM（0x80+0x40+x）。

LCD_WriteData（ch）。

}

voidLCD_Init（void）

{

RW=0。

EN=0。

LCD_WriteCOM（0x38）。

LCD_WriteCOM（0x0c）。

LCD_WriteCOM（0x06）。

LCD_WriteCOM（0x01）。

}

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

函数功能：

显示函数

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

voidLCD_display（void）

{

Show_char（1,1,'T'）。

delay_us（10）。

Show_char（0,1,'P'）。

delay_us（10）。

Show_char（1,1,'T'）。

delay_us（10）。

Show_char（2,1,':

'）。

delay_us（10）。

Show_Num（3,1,3,P_temp）。

delay_us（10）。

Show_char（10,1,'S'）。

delay_us（10）。

Show_char（11,1,'T'）。

delay_us（10）。

Show_char（12,1,':

'）。

delay_us（10）。

Show_Num（13,1,3,S_temp）。

delay_us（10）。

Show_char（0,2,'P'）。

delay_us（10）。

Show_char（1,2,':

'）。

delay_us（10）。

Show_Num（2,2,2,Kp）。

delay_us（10）。

Show_char（5,2,'I'）。

delay_us（10）。

Show_char（6,2,':

'）。

delay_us（10）。

Show_char（8,2,'.'）。

delay_us（10）。

Show_Ki（Ki）。

delay_us（10）。

Show_char（12,2,'D'）。

delay_us（10）。

Show_char（13,2,':

'）。

delay_us（10）。

Show_Num（14,2,2,Kd）。

delay_us（10）。

}

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

函数功能：

定时器2初始化

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

voidTimer2_Init（）

{

RCAP2H=（65536-300）/256。

RCAP2L=（65536-300）%256。

TH2=RCAP2H。

TL2=RCAP2L。

ET2=1。

TR2=1。

EA=1。

}

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

函数功能：

键盘扫描，调整设置温度

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

voidkey_scan（void）

{

if（KEY1==0）

{

delay_ms

（1）。

if（KEY1==0）

{

S_temp=S_temp+1。

if（S_temp>=200）

S_temp=200。

while（!

KEY1）。

}

}

if（KEY2==0）

{

delay_ms

（1）。

if（KEY2==0）

{

if（S_temp>0）

S_temp=S_temp-1。

elseif（S_temp<=0）

S_temp=0。

while（!

KEY2）。

}

}

if（KEY3==0）

{

delay_ms

（1）。

if（KEY3==0）

{

if（S_temp<=190）

S_temp=S_temp+10。

while（!

KEY3）。

}

}

if（KEY4==0）

{

delay_ms

（1）。

if（KEY4==0）

{

if（S_temp>=10）

S_temp=S_temp-10。

while（!

KEY4）。

}

}

if（KEY5==0）

{

delay_ms

（1）。

if（KEY5==0）

{

flag_start=1。

while（!

KEY5）。

}

}

}

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

函数功能：

PID的计算

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

voidPID_Calculate（）

{

Err=S_temp-P_temp。

Sum_Err+=Err。

D_Err=Err-Last_Err。

Last_Err=Err。

U=Kp*Err+Ki*Sum_Err+Kd*D_Err。

U=（int）U。

if（U>=0）

{

if（U>=200）

U=200。

flag=1。

}

else

{

U=-U。

if（U>=200）

U=200。

flag=0。

}

}

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

函数功能：

PID参数Kp的计算

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

floatfuzzy_kp（floate,floatec）//e,ec，表示误差，误差变化率

{

floatKp_calcu。

ucharnum,pe,pec。

floatcodeeRule[7]={-3.0,-2.0,-1.0,0.0,1.0,2.0,3.0}。

//误差E的模糊论域

floatcodeecRule[7]={-3.0,-2.0,-1.0,0.0,1.0,2.0,3.0}。

//误差变化率EC的模糊论域

floateFuzzy[2]={0.0,0.0}。

//隶属于误差E的隶属程度

floatecFuzzy[2]={0.0,0.0}。

//隶属于误差变化率EC的隶属程度

floatcodekpRule[4]={0.0,8.0,16.0,24.0}。

//Kp的模糊子集

floatKpFuzzy[4]={0.0,0.0,0.0,0.0}。

//隶属于Kp的隶属程度

intcodeKpRule[7][7]=//Kp的模糊控制表

{

3,3,3,3,3,3,3,

2,2,2,2,1,2,2,

1,1,1,1,1,1,1,

1,1,0,1,0,1,1,

0,0,1,0,0,1,0,

0,1,0,1,0,0,2,

3,3,3,3,3,3,3

}。

/*****误差E隶属函数描述*****/

if（e

{

eFuzzy[0]=1.0。

pe=0。

}

elseif（eRule[0]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[1]-e）/（eRule[1]-eRule[0]）。

pe=0。

}

elseif（eRule[1]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[2]-e）/（eRule[2]-eRule[1]）。

pe=1。

}

elseif（eRule[2]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[3]-e）/（eRule[3]-eRule[2]）。

pe=2。

}

elseif（eRule[3]<=e&&e

{eFuzzy[0]=（eRule[4]-e）/（eRule[4]-eRule[3]）。

pe=3。

}

elseif（eRule[4]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[5]-e）/（eRule[5]-eRule[4]）。

pe=4。

}

elseif（eRule[5]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[6]-e）/（eRule[6]-eRule[5]）。

pe=5。

}

else

{

eFuzzy[0]=0.0。

pe=5。

}

eFuzzy[1]=1.0-eFuzzy[0]。

/*****误差变化率EC隶属函数描述*****/

if（ec

{

ecFuzzy[0]=1.0。

pec=0。

}

elseif（ecRule[0]<=ec&&ec

{

ecFuzzy[0]=（ecRule[1]-ec）/（ecRule[1]-ecRule[0]）。

pec=0。

}

elseif（ecRule[1]<=ec&&ec

{

ecFuzzy[0]=（ecRule[2]-ec）/（ecRule[2]-ecRule[1]）。

pec=1。

}

elseif（ecRule[2]<=ec&&ec

{

ecFuzzy[0]=（ecRule[3]-ec）/（ecRule[3]-ecRule[2]）。

pec=2。

}

elseif（ecRule[3]<=ec&&ec

{ecFuzzy[0]=（ecRule[4]-ec）/（ecRule[4]-ecRule[3]）。

pec=3。

}

elseif（ecRule[4]<=ec&&ec

{ecFuzzy[0]=（ecRule[5]-ec）/（ecRule[5]-ecRule[4]）。

pec=4。

}

elseif（ecRule[5]<=ec&&ec

{ecFuzzy[0]=（ecRule[6]-ec）/（ecRule[6]-ecRule[5]）。

pec=5。

}

else

{

ecFuzzy[0]=0.0。

pec=5。

}

ecFuzzy[1]=1.0-ecFuzzy[0]。

/*********查询模糊规则表*********/

num=KpRule[pe][pec]。

KpFuzzy[num]+=eFuzzy[0]*ecFuzzy[0]。

num=KpRule[pe][pec+1]。

KpFuzzy[num]+=eFuzzy[0]*ecFuzzy[1]。

num=KpRule[pe+1][pec]。

KpFuzzy[num]+=eFuzzy[1]*ecFuzzy[0]。

num=KpRule[pe+1][pec+1]。

KpFuzzy[num]+=eFuzzy[1]*ecFuzzy[1]。

　　/*********加权平均法解模糊*********/Kp_calcu=KpFuzzy[0]*kpRule[0]+KpFuzzy[1]*kpRule[1]+KpFuzzy[2]*kpRule[2]

+KpFuzzy[3]*kpRule[3]。

　　return（Kp_calcu）。

}

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

函数功能：

PID参数Ki的计算

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

floatfuzzy_ki（floate,floatec）

{

floatKi_calcu。

ucharnum,pe,pec。

floatcodeeRule[7]={-3.0,-2.0,-1.0,0.0,1.0,2.0,3.0}。

floatcodeecRule[7]={-3.0,-2.0,-1.0,0.0,1.0,2.0,3.0}。

floateFuzzy[2]={0.0,0.0}。

floatecFuzzy[2]={0.0,0.0}。

floatcodekiRule[4]={0.00,0.01,0.02,0.03}。

floatKiFuzzy[4]={0.0,0.0,0.0,0.0}。

intcodeKiRule[7][7]=

{

0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,

2,0,0,0,0,0,1,

3,3,3,3,3,3,3

}。

/*****误差隶属函数描述*****/

　　if（e

{

eFuzzy[0]=1.0。

pe=0。

}

elseif（eRule[0]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[1]-e）/（eRule[1]-eRule[0]）。

pe=0。

}

elseif（eRule[1]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[2]-e）/（eRule[2]-eRule[1]）。

pe=1。

}

elseif（eRule[2]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[3]-e）/（eRule[3]-eRule[2]）。

pe=2。

}

elseif（eRule[3]<=e&&e

{eFuzzy[0]=（eRule[4]-e）/（eRule[4]-eRule[3]）。

pe=3。

}

elseif（eRule[4]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[5]-e）/（eRule[5]-eRule[4]）。

pe=4。

}

elseif（eRule[5]<=e&&e

{

eFuzzy[0]=（eRule[6]-e）/（eRule[6]-eRule[5]）。

pe=5。

}

else

{

eFuzzy[0]=0.0。

pe=5。

}

eFuzzy[1]=1.0-eFuzzy[0]。

/*****误差变化隶属函数描述*****/

if（ec

{

ecFuzzy[0]=1.0。

pec=0。

}

elseif（ecRule[0]<=ec&&ec

{

ecFuzzy[0]=（ecRule[1]-ec）/（ecRule[1]-ecRule[0]）。

pec=0。

}

elseif（ecRule[1]<=ec&&ec

{

ecFuzzy[0]=（ecRule[2]-ec）/（ecRule[2]-ecRule[1]）。

pec=1。

}

elseif（ecRule[2]<=ec&&ec

{

ecFuzzy[0]=（ecRule[3]-ec）/（ecRule[3]-ecRule[2]）。

pec=2。

}

elseif（ecRule[3]<=ec&&ec

{ecFuzzy[0]=（ecRule[4]-ec）/（ecRule[4]-ecRule[3]）。

pec=3。

}

elseif（ecRule[4]<=ec&&ec

{ecFuzzy[0]=（ecRule[5]-ec）/（ecRule[5]-ecRule[4]）。

pec=4。

}

elseif（ecRule[5]<=ec&&ec

{ecFuzzy[0]=（ecRule[6]-ec）/（ecRule[6]-ecRule[5]）。

pec=5。

}

else

{

ecFuzzy[0]=0.0。

pec=5。

}

ecFuzzy[1]=1.0-ecFuzzy[0]。

/***********查询模糊规则表***************/

num=KiRule[pe][pec]。

KiFuzzy[num]+=eFuzzy[0]*ecFuzzy[0]。

num=KiRule[pe][pec+1]。

KiFuzzy[num]+=eFuzzy[0]*ecFuzzy[1]。

num=KiRule[pe+1][pec]。

KiFuzzy[num]+=eFuzzy[1]*ecFuzzy[0]。

num=KiRule[pe+1][pec+1]。

KiFuzzy[num]+=eFuzzy[1]*ecFuzzy[1]。

/********加权平均法解模糊********/Ki_calcu=KiFuzzy[0]*kiRule[0]+KiFuzzy[1]*kiRule[1]+KiFuzzy[2]*kiRule[2]

+KiFuzzy[3]*kiRule[3]。

return（Ki_calcu）。

}

/*