PIC Vietnam - Giúp em chtr liên quan đến số fractional Q15 này với

PIC Vietnam (http://www.picvietnam.com/forum/index.php)

- dsPIC - Bộ điều khiển tín hiệu số 16-bit (http://www.picvietnam.com/forum/forumdisplay.php?f=29)

- - Giúp em chtr liên quan đến số fractional Q15 này với (http://www.picvietnam.com/forum/showthread.php?t=3357)

Giúp em chtr liên quan đến số fractional Q15 này với

em dựa vào 1 ví dụ của C30 về PID như này

Code:

#include <dsp.h>



/*

Variable Declaration required for each PID controller in your application

*/

/* Declare a PID Data Structure named, fooPID */

tPID fooPID;

/* The fooPID data structure contains a pointer to derived coefficients in X-space and */

/* pointer to controler state (history) samples in Y-space. So declare variables for the */

/* derived coefficients and the controller history samples */

fractional abcCoefficient[3] __attribute__ ((section (".xbss, bss, xmemory")));

fractional controlHistory[3] __attribute__ ((section (".ybss, bss, ymemory")));

/* The abcCoefficients referenced by the fooPID data structure */

/* are derived from the gain coefficients, Kp, Ki and Kd */

/* So, declare Kp, Ki and Kd in an array */

fractional kCoeffs[] = {0,0,0};



/*

Main function demonstrating the use of PID(), PIDInit() and PIDCoeffCalc()

functions from DSP library in MPLAB C30 v2.0 and higher

*/

int main (void)

{

/*

Step 1: Initialize the PID data structure, fooPID

*/

        fooPID.abcCoefficients = &abcCoefficient[0];    /*Set up pointer to derived coefficients */

        fooPID.controlHistory = &controlHistory[0];     /*Set up pointer to controller history samples */

        PIDInit(&fooPID);                               /*Clear the controler history and the controller output */

        kCoeffs[0] = Q15(0.7);

        kCoeffs[1] = Q15(0.2);

        kCoeffs[2] = Q15(0.07);

        PIDCoeffCalc(&kCoeffs[0], &fooPID);             /*Derive the a,b, & c coefficients from the Kp, Ki & Kd */



/*

Step 2: Use the PID Controller

*/

        fooPID.controlReference = Q15(0.74) ;           /*Set the Reference Input for your controller */

        fooPID.measuredOutput = Q15(0.453) ;            /*Typically the measuredOutput variable is a plant response*/

                                                        /*measured from an A/D input or a sensor. */

                                                        /*In this example we manually set it to some value for */

                                                        /*demonstration but the user should note that this value will */

                                                        /*keep changing in a real application*/

        while (1)                                       /*We use a while(1) loop here for demonstration purposes.*/

        {                                               /*Typically, the PID calculation may be triggered off a timer*/

                                                        /*or A/D interrupt */



                PID(&fooPID);                           /*Call the PID controller using the new measured input */

                                                        /*The user may place a breakpoint on "PID(&fooPID)", halt the debugger,*/

                                                        /*tweak the measuredOutput variable within the watch window */

                                                        /*and then run the debugger again */

        }



}

em đã viết lại chuong trình như sau, em chỉ đưa phần liên quan đến PID

Code:

        /* Dat  PID Data Structure voi ten fooPID */

                

        tPID fooPID;

        

        /* The fooPID data structure contains a pointer to derived coefficients in X-space and */

        /* pointer to controler state (history) samples in Y-space. So declare variables for the */

        /* derived coefficients and the controller history samples */

        /* Voi iPID duoc khai bao nhu sau

        typedef struct 

                {

                        fractional* abcCoefficients;                  // coeffs derived from Kp, Ki & Kd 

                        fractional* controlHistory;                   // state variables (delay line)in Y-data

                        fractional controlOutput;                     // PID Controller Output  

                        fractional measuredOutput;            // Measured Output sample 

                        fractional controlReference;          // Reference Input sample 

                } tPID;

        */

        fractional abcCoefficient[3] __attribute__ ((section (".xbss, bss, xmemory")));

        fractional controlHistory[3] __attribute__ ((section (".ybss, bss, ymemory")));

int PWM_duty;

//Chuong trinh khoi tao thong so PID

//------------------------------------------------------------------------------

void PID_init(void)

{ 

            

        /* The abcCoefficients referenced by the fooPID data structure */

        /* are derived from the gain coefficients, Kp, Ki and Kd */

        /* Dat cac he so Kp, Ki and Kd trong mang sau*/

        

        fractional kCoeffs[] = {0,0,0};

        

        //Step 1: Khoi tao  PID data structure, fooPID

        

    fooPID.abcCoefficients = &abcCoefficient[0];    //Set up pointer to derived coefficients 

    fooPID.controlHistory = &controlHistory[0];     //Set up pointer to controller history samples 

    PIDInit(&fooPID);                               //Clear the controler history and the controller output 

        

        kCoeffs[0] = Q15(0.9);                                                        // Kp = 1

        kCoeffs[1] = Q15(0);                                                        // Ki = 0

        kCoeffs[2] = Q15(0);                                                        // Kd = 0

    PIDCoeffCalc(&kCoeffs[0], &fooPID);             // Tinh cac he so a,b, & c tu Kp, Ki & Kd */

                                                                                                        // a = abcCoefficients[0] = Kp + Ki + Kd

                                                                                                        // b = abcCoefficients[1] = -(Kp + 2*Kd)

                                                                                                        // c = abcCoefficients[2] = Kd

}



//Chuong trinh xu ly ngat Timer 2 sau 10ms

//------------------------------------------------------------------------------

void  __attribute__((__interrupt__)) _T2Interrupt(void) 

{

        _T2IF = 0;                        //Xoa co ngat

        

        

        fooPID.controlReference = Q15(ADCBUF0 >> 1) ;           // controlReference la dai luong dat

                                                                                                                                // O day la toc do dc dat tu bien tro dieu chinh toc do thong qua bo ADC

        fooPID.measuredOutput = Q15(POSCNT * 0x0003) ;          // measuredOutput dai luong do ve

                                                                                                                                // La toc do do encoder dua ve

                /*        Chinh xac gia tri dat la ADC, bo ADC 10bit

                        gia tri         0 - 504,

                        tuong ung        0 - 17.5 vong/s  (20v/s la gia tri toc do dat giói han tren)

                        tuong ung         0 - 168 xung/10ms ( 1 vong quay thi có 960 xung)

                        Gia tri toc do doc ve là so xung/10ms (POSCNT/10ms)                        

                */

                

        PID(&fooPID);                                   

                

                /*                

                controlOutput[n] =         controlOutput[n-1] + controlHistory[n] * abcCoefficient[0] 

                                                + controlHistory[n-1] * abcCoefficient[1] + controlHistory[n-2] * abcCoefficient[2]

                Trong do

                abcCoefficient[0] = Kp + Ki + Kd

                abcCoefficient[1] = -(Kp + 2*Kd)

                abcCoefficient[2] = Kd

                ControlHistory[n] = MeasuredOutput[n] - ReferenceInput[n] 

                */

                PWM_duty = fooPID.controlOutput;

                if (PWM_duty > 504 )                 //Chan gia tri tren

                {        PWM_duty = 504;}

                

                if (PWM_duty < 0 )                         //Chan gia tri duoi

                {        PWM_duty = 0;}

                                              

                PDC1 = PWM_duty ;

                POSCNT = 0;

}

em dùng 1 biến trở để đặt giá trị tốc độ động cơ với ADC chế độ tự động chuyển đổi,
em lấy 9 bit trong ADCBUF0, giá trị từ 0 đến 504 thì tương đuơng dutt cycle từ 0 đến 100%, ứng với tốc độ từ 0 đến 20v/s,
giá trị đặt của em là giá trị ở ADCBUF0>>1 từ 0 đến 504
giá trị phẩn hồi e quy đổi về là sô xung/ 10ms, và cũng tính toán theo 1 tỉ lệ để dc từ 0 đến 504,
sau khi nạp vào chip thì động cơ ko điều khiển dc, chạy lờ đờ và rất giật.
Theo em nghĩ là với thời gian trích mẫu 10ms thì và với bộ dsp thì vdk thừa sức tính toán các hàm trong chtr ngắt, nên em loại bỏ nguyên nhân vdk ko đủ thời gian tính toán PID
Em đọc tài liều thì thấy định dang fractional Q15 thì có giá trị từ -1.0 đến (1.0 – 2^-15)
thì ở đoặn này fooPID.controlReference = Q15(ADCBUF0 >> 1) ; fooPID.measuredOutput = Q15(POSCNT * 0x0003) ; // so xung nhân với 3
thì giá tri (ADCBUF0 >> 1) và (POSCNT * 0x0003) lúc này trở thành số fractional Q15 đúng ko ah, như vậy giá trị đặt và phản hổi về nằm trong [-1;1), do đó sau 1 tính toan trong hàm PID(&fooPID) thì cho ta kết quả fooPID.controlOutput là số fractional, em nghĩ là giá trị nạp vào PDC1 là số nguyên từ 0 đên 504, nen em khai báo 1 biến int PWM_duty và cho PWM_duty=fooPID.controlOutput, để chuyển số fractional thành số int tương ứng
em ví du số fractional fooPID.controlOutput= 0x4001 = 2-1 + 2-15 = 0.5 + .000030518 = 0.500030518
thì PWM_duty = 0x4001 = 214 + 20 = 16384 + 1 = 16385
em nghĩ như thế có đúng ko, nếu đúng thì chtr của em phải chạy đúng chứ đằng này động cơ lại chạy giật,
Bác nào xem hộ em sai chỗ nào vơi

Code:

fooPID.controlReference = Q15(ADCBUF0 >> 1) ;           // controlReference la dai luong dat

                                                                                                                                // O day la toc do dc dat tu bien tro dieu chinh toc do thong qua bo ADC

        fooPID.measuredOutput = Q15(POSCNT * 0x0003) ;          // measuredOutput dai luong do ve

Đây là khai báo của macro Q15 trong dsp.h

Code:

#define Q15(X) \

   ((X < 0.0) ? (int)(32768*(X) - 0.5) : (int)(32767*(X) + 0.5))

Q15 thực chất là biểu diễn số thực dấu chấm tĩnh ở dạng số nguyên với 1 bit dấu và 15 bit sau dấu phẩy. Thực chất công việc này quy ước với nhau rằng dấu chấm nằm ở bên trái 15 bit, còn lại dạng biểu diễn y như số nguyên.

Macro này dùng chuyển từ số thực dấu chấm động (float, double), hoặc hằng số trong khoảng từ -1 đến 1 - 2^(-15) sang Q15.

Mình ko hiểu tại sao bạn lại gọi

Code:

fooPID.controlReference = Q15(ADCBUF0 >> 1) ;           // controlReference la dai luong dat

                                                                                                                                // O day la toc do dc dat tu bien tro dieu chinh toc do thong qua bo ADC

        fooPID.measuredOutput = Q15(POSCNT * 0x0003) ;          // measuredOutput dai luong do ve

Theo như công thức kết quả của phép chuyển đổi sẽ bị tràn

Bạn nên bỏ cái Q15 đi.

Em đã bỏ Q15 đi mà kết quả vẫn thế
đoặn này của mình là như thế này

Code:

fooPID.controlReference = Q15(ADCBUF0 >> 1) ;           // controlReference la dai luong dat

                                                                                                                                // O day la toc do dc dat tu bien tro dieu chinh toc do thong qua bo ADC

        fooPID.measuredOutput = Q15(POSCNT * 0x0003) ;          // measuredOutput dai luong do ve

giá trị ADCBUF0 em lấy từ 0 đến 504, để duty cycle từ 0 đến 100% lên mình dùng ADCBUF0 >> 1, (đây là giá trị sô nguyên)
em tính toán thế này:
Giá trị đặt từ 0 đến 504
ưng với tốc độ từ 0 đến 20 vong/s
ứng với từ 0 đến 168 xung/10ms
vậy là số xung đọc về từ encoder sau 10ms (thời gian trich mẫu = 10ms) , phải nhân với 504/168 = 3 là POSCNT*3 (đây cũng là giá trị nguyên).
Có phải bây h em cần chuyển ADCBUF0 >> 1 và POSCNT*3 thành số frac, sau kết quả tính toán ở hàm PID(&fooPID); thì được kết quả fooPID.controlOutput là số frac khi đó để đưa vào PDC1 thì mình phải chuyển lại fooPID.controlOutput từ frac sang int hả bác. Nếu đúng như thế thì bác có thể chỉ cho em cách chuyển từ int sang frac và ngc lại đuọc ko.
hay ở đây có 1 cách giải quyết khác.
Mong các bác giúp thằng em với

Bạn đừng quan tâm tới Q15 hay frac, trình dịch coi nó là số nguyên cả.

Ở code mẫu có thể coi như gần đúng là tất cả các hệ số Kp, Kd, Ki của nó được nhân với 2^15, khi đó thay vì làm việc với các số trong khoảng (-1, 0.9999) nó làm việc với các số từ -32768 đến 32767.

Giá trị tham khảo (ref), và giá trị lấy mẫu (e) của bạn ko nằm trong vùng (-1, 0.9999) nên bạn ko thể dùng Q15(ref) hoặc Q15(e).

Theo như cách tính của bạn, ADC 10bit

Giá trị ref maximum = 9bit = 511. Với thời gian lấy mẫu là 10ms điều này có nghĩa là bạn yêu cầu motor quay 511 hoặc 511/2 hoặc 511/4 xung encoder trong 10ms (tùy cấu hình bộ QEI, mình ko rành QEI của dsPIC) hay 511, 255.5, 127.75 vòng/giây nếu encoder 100 xung!

Thực hiện điều khiển vận tốc đc bằng PID khá đơn giản, hoàn toàn có thể dùng 16F877A để thực hiện với thời gian lấy mẫu 10ms. Bạn nên tự viết code, đọc/sửa code mẫu có khi còn lâu hơn tự viết.

Bạn nên tham khảo về PID ở đây

http://www.picvietnam.com/forum/showthread.php?t=485

Trích:

Ở code mẫu có thể coi như gần đúng là tất cả các hệ số Kp, Kd, Ki của nó được nhân với 2^16, khi đó thay vì làm việc với các số trong khoảng (-1, 0.9999) nó làm việc với các số từ -32768 đến 32767.

em có thấy các hệ số Kp, Ki, Kd ở code mẫu nhân với 2^16 đâu bác, bác có thể nói rõ hơn về cái này được ko ah. Mới cả nếu em muốn hệ số Kp, Ki, Kd là các số lơn hơn 1 thì phải khai báo như nào ah, ví dụ là 1,5 ; 2,7 ; 4,3 chẳng hạn

Trích:

Nguyên văn bởi ham_hoc_hoi (Post 21687)

Xin lỗi, là 2^15, mình lộn.

Áp dụng công thức của Q15 vào đây:

Code:

kCoeffs[0] = Q15(0.7);

kCoeffs[1] = Q15(0.2);

kCoeffs[2] = Q15(0.07);

Trích:

Nguyên văn bởi bien_van_khat (Post 21689)

Xin lỗi, là 2^15, mình lộn.

Áp dụng công thức của Q15 vào đây:

Code:

kCoeffs[0] = Q15(0.7);

kCoeffs[1] = Q15(0.2);

kCoeffs[2] = Q15(0.07);

BÁc thông cảm cho em bác nói rõ thêm chút được ko, công thức của Q15 như nào hả bác, nếu em muốn đặt các hệ số lơn hơn 1 thì sao hả bác, vi dụ 2,4 ; 5,1..
Cám ơn bác

bác giúp em với, làm sao để kết quả fooPID.controlOutput nhận được là 1 số integer để đưa vào thanh ghi PDC1

nếu ADCBUF0 >> 1 của em là 0x01F8 là 504
và POSCNT là 124 xung/10ms (0x007C xung/10ms) ==> POSCNT*0x0003 = 327 ( 0x0174)
vậy ControlHistory[n] = fooPID.controlReference - fooPID.measuredOutput
= 0x01F8 - 0x0174 = 0x0084 = 132
ControlHistory[n] là số frac thì kết quả như này có đúng ko
EM giả sử
controlOutput[n] = controlHistory[n] * abcCoefficient[0] (coi các hệ số khác = 0)
khi đó controlHistory[n] là số frac nhân với abcCoefficient[0] là số Q15 ví dụ abcCoefficient[0] = 0,7
controlOutput[n] là số frac
khi đó controlOutput[n] = 0x0084 * 0,7 thì ra dạng số j, có phải là số frac ko, và nó có giá trị bằng bao nhiêu, em muốn chuyển sang số int để đưa vào thanh ghi PDC1 thì làm thế nào.
còn số abcCoefficient[0] là số Q15 thì em muốn khai báo 1 số lơn hơn 1 thì làm thế nào
Mong các bác nhiệt tình giúp em với, em đang bị bí phần này quá

Ko ai giúp em với ah, bác nào biết thì chỉ giúp em 1 cái

Em đơi mãi mà ko có bác nào giúp em với, bác nào biết xin chỉ cho thằng em 1 đường,
Bác namqn ơi, bác giúp em với
Help me