模糊PID控制温控系统设计C语言程序代码.docx
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模糊PID控制温控系统设计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{
a[i]=Temp_x0010_;
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_x0010_）;
Temp=Temp/10;
Show_Num（9,2,1,Temp_x0010_）;
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）%6;
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_cal
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