基于PID的51巡线小车,PID调节完全没有效果，求指导！

张衍波 · 发表于 2015-9-24 08:38:14

我刚接触PID不久，查阅了不少pid算法的资料，对pid基础有大致的了解，目前想把pid算法实现在巡线小车上。最开始我只用到了P来调节，调试过程中两个电机都震荡的很厉害，完全看不出调节的效果，从理论上分析我觉得有没有什么错误，出现的问题也是很奇怪，请大家帮我看看。
程序代码如下
/*软件实现的pwm调速h文件*/
#ifndef __pwm_h__                                     //单片机晶振12MHZ，pwm频率50hz（即周期20ms）
#define __pwm_h__                                     //定时器初值计算
#define uint int                                              //（1/100/100）/（12/12000000）=100
#define uchar char
uint timer;
sbit left1 =P2^0;       //电机控制端
sbit left2 =P2^1;
sbit right1=P2^2;
sbit right2=P2^3;
void init_timer0()
{
   TMOD|=0x01;
      TL0  = (65536-100);
   TH0  = (65536-100)>>8;
      ET0  = 1;
      EA = 1;
      TR0  = 1;
}

void PWMSET(uint pwm1,uint pwm2,uint pwm3,uint pwm4)
{
            if(timer < pwm1)       //改变pwm1控制电机1速度
            {
                     left1=1;
            }
            else
            {
                  left1=0;
            }

            if(timer < pwm2)       //改变pwm2控制电机2速度
            {
                     left2=1;
            }
            else
            {
                     left2=0;
            }

            if(timer < pwm3)       //改变pwm3控制电机3速度
            {
                     right1=1;
            }
            else
            {
                     right1=0;
            }

            if(timer < pwm4)       //改变pwm4控制电机4速度
            {
                     right2=1;
            }
            else
            {
                     right2=0;
            }
      }
#endif
#include<reg52.h>
#include"math.h"
#include"pwm.h"
#include"stdio.h"
#include"intrins.h"
#define uint int
#define uchar char
uint sampledata=0; //采样数据
uint offset;       //当前赛道位置
uint lastoffset[2]={0};//上一次赛道位置
static int SPEED1=100;  //电机pwm初值
static int SPEED2=100;
long clean1=0,clean2=1;  //采样周期控制位
sbit eye5=P1^0;    //传感器1-5
sbit eye4=P1^1;
sbit eye3=P1^2;
sbit eye2=P1^3;
sbit eye1=P1^4;
void delay(unsigned char d);
void uart_init();
void sample();
void confirlocation();
void filter();
void savedata();
float LocPIDCalc(uint NextPoint);
void motorctl();
struct PID
{
uint SetPoint;          //设定目标 Desired Value
uint SumError;          //误差累计
float Proportion;       //比例常数 Proportional Cons
// float Integral;          //积分常数 Integral Const
float Derivative;       //微分常数 Derivative Const
uint LastError;             //Error[-1]
uint PrevError;             //Error[-2]
} locapid={0,0,1.5,0.01,0,0} ;

void delay(unsigned char e) //误差 0us,延时ms
{
unsigned char a,b,c,d;
      for(d=0;d<e;d++)
      {
   for(c=1;c>0;c--)
      for(b=142;b>0;b--)
         for(a=2;a>0;a--);
      }
}

void uart_init()
{
SCON=0x40;                                     //串口通信工作方式1
      REN=1;                                              //允许接收
      TMOD|=0x20;                                     //定时器1的工作方式2
      TH1=0xfd;TL1=0xfd;
      TI=1;                      //这里一定要注意
      TR1=1;
}
void sample()       //数据采样函数
{
   sampledata=0;
   if(eye1==1)
         sampledata|=0x01;
      if(eye2==1)
         sampledata|=0x02;
      if(eye3==1)
         sampledata|=0x04;
      if(eye4==1)
         sampledata|=0x08;
      if(eye5==1)
         sampledata|=0x10;
}
void confirlocation()       //确定赛道位置
{
      switch(sampledata)
      {
      case 0x10

ffset=4; break; //10000最左边1个传感器检测到黑线
case 0x18

ffset=3; break; //11000最左边2个传感器检测到黑线
case 0x08

ffset=2; break; //01000
case 0x0c

ffset=0; break; //01100
case 0x04

ffset=0; break; //00100
case 0x06

ffset=0;break; //00110
case 0x02

ffset=-2;break; //00010
case 0x03

ffset=-3;break; //00011
case 0x01

ffset=-4;break; //00001
      default:  offset=5; break; //其余情况包括跑道丢失于检测错误
      }
}
void filter() //赛道位置数据滤波（减少某次采样错误对系统的干扰
{
      if(offset==5)//滤除错误信号，没有检测到黑线（是需要保持上一次测量值的）
      {
         offset=lastoffset[0];
      }
      else if(abs(offset-lastoffset[0])>4)
      {
         offset=lastoffset[0];
      }
}
void savedata()
{
   static uint TCnt2=0;
      TCnt2++;
      lastoffset[0]=offset;
   if(TCnt2==20)
         {
         lastoffset[1]=lastoffset[0];
         TCnt2=0;
         }
}
float LocPIDCalc(uint NextPoint)             //增量式pid
{
float  Error,dError;
      struct PID *sptr;
      sptr=&locapid;
Error = sptr->SetPoint - NextPoint;    //偏差
sptr->SumError += Error;                //积分
dError = sptr->SumError -2* sptr->LastError+sptr->

revError; //微分
sptr->

revError = sptr->LastError;
sptr->LastError = Error;
return (sptr->

roportion * Error       //比例项
            /*+sptr->Integral * sptr->SumError *///积分项
            /*+sptr->Derivative * dError*/ ); //微分项
}
void motorctrl() //电机pid算法控制
{
if((offset>=2&&offset<=4)||(offset>=-4&&offset<=-2))
{
      SPEED1=(int)(SPEED1+LocPIDCalc(offset));
      if((SPEED1>=170)||(SPEED1<=30))
         { SPEED1=100; }
      SPEED2=(int)(SPEED2-LocPIDCalc(offset));
      if((SPEED2>=170)||(SPEED2<=30))
         { SPEED2=100; }
      }
      else
{
         SPEED1=100;SPEED2=100;
}
      PWMSET(0,SPEED1,0,SPEED2);
      delay(5);
}
void main()
{
init_timer0();
uart_init();
PWMSET(0,SPEED1,0,SPEED2);
while(1)
{
      sample();                //数据采样
      confirlocation();       //确认赛道信息
      filter();                         //滤波
      printf("SPEED1=  %d,SPEED2=  %d,offset=  %d,LocPIDCalc=  %.1f\n",SPEED1,SPEED2,offset,LocPIDCalc(offset));
      while(clean2)
      {
      motorctrl();                   //电机控制
      clean2=0;
      }
      savedata();                //保存赛道信息
}
}
void timer0(void) interrupt 1             //100us
{
      TL0  = (65536-100);
   TH0  = (65536-100)>>8;
      timer++;
      clean1++;
      if(timer>200)  //PWM周期为 2/100S=20ms
            {
                     timer=0;
            }
      if(clean1==500) //控制采样周期，50ms
  {
            clean2=1;
         clean1=0;
  }
}
小车实物连接如图

因为网上都说先只用p来调节，直到小车大致可以巡线了再加上I和D,慢慢进行微调，所以我最开始只用的P转载