首先弄清楚PID是一种控制算法！！！
1，“如果用单片机恒温可以使温度到达预定值就停止加热，低了就加热，用一个温度传感器反馈，这样算是一个自动控制吗”你这是控制系统，但是效果会非常差，尤其是对于温度控制这种大惯性系统，达到预定值就停止加热，但是由于惯性，温度肯定会继续上升，电炉烧水的时候，水开了，断电之后水还要沸腾一定时间的（沸腾是很消耗能量的，由此可见如果是加热的话温度上升更严重，你也可以自己用温度计试试看）；“低了就加热”是同样的道理。如果系统对控制精度有要求，你这样做肯定达不到要求。PID是一种控制算法，相对于其他控制算法来说算是最简单的了。PID能够做到在温度快要达到设定值的时候降低加热功率，让温度上升速度变慢，最终稳定在设定值。如果用你的直接控制，温度会在设定值上下振荡，永远不会停在设定值。
2，一般的控制系统都需要加反馈，以构成闭环控制系统，相对的还有开环控制系统。开环控制系统，举个例子，就是你加热的时候事先计算好大约需要多少热量，然后考虑一下环境影响，计算出加热时间，然后控制加热系统按照你这个时间加热。你觉得这样的系统能够稳定工作吗？环境稍稍有变动就挂了！开环控制系统的特点就是很容易受到环境的影响；闭环控制系统就稳定很多，你用1L水可用，2L水也行，500W电能用，1000W电炉也能用，这就是闭环的优点。
因此，大多数的控制系统都是闭环的，开环很少单独使用，即使用到了也是有闭环的。开环其实也是有优点的，开环在控制系统里面叫做前馈（跟反馈对应的），比如你的系统里面电源电压上升了，加热速度肯定会变快，如果你对电源电压采样，将采样的结果输入到闭环里面，对闭环做一个轻微的修正，控制的精度会更好，这就是开环的优势，它是超前的，能够预知结果（根据地源电压提高就能知道需要降低输出功率了）。
说完这些，你应该明白了，反馈是必需的（前馈也可以要，但是不是必需的），PID不能被取代（除非你用其它更复杂的控制算法）。
根据你的描述，步进电机是按“全步”方式运行，也就是说切换一次，走1.8度，你程序的一个循环下来时7.2度，走45度需要切换25次状态（相当于你说的25个脉冲），走6¼个循环。
具体如下:
1、如果加入D抖动的特别厉害，试试只用PI控制。
2、还有PID参数都是一步一步调出来的，我建议你做个上位机，就是个简单的VB串口程序，用来设置PID参数
3、然后在单片机这边弄个串口接收程序，这里就是个简单的串口程序，人人都会，把接收到的PID存储在缓冲区里。
4、然后单片机程序直接调用。单片机带EEPROM的话，当接收到改变的PID参数时，存储这些参数。去STC官网下你的单片机资料，上面有EEPROM测试程序，直接套用。
同学,老实说,不用伺服驱动器基本不可能,因为单片机要直接驱动一部交流伺服电机需要大量数字信号处理(乘除,三角变换).
如果系统里包含伺服驱动器,你有两个办法.
一.让伺服驱动器工作在位置模式(CP脉冲/DIR方向接口),单片机只要能用定时器产生脉冲就可以了,硬件上用光耦,集电机开路输出给伺服驱动器.
二.让伺服驱动器工作在速度模式(ANALOG模拟量接口),单片机+DAC产生-10v~+10V模拟量控制电机方向(模拟量极性)和速度(模拟量幅值). 速度控制上还有2种方法,可以用软件来做PID控制,缺点速度慢,受单片机速度影响大,也可以用运放电路来做PID缺点,Kp Ki Kd参数一旦固定,不易改变,但速度最快.
PID算法是工业应用中最广泛算法之一，在闭环系统的控制中，可自动对控制系统进行准确且迅速的校正。PID算法已经有100多年历史，在四轴飞行器，平衡小车、汽车定速巡航、温度控制器等场景均有应用。
之前做过循迹车项目，简单循迹摇摆幅度较大，效果如下所示：
PID算法优化后，循迹稳定性能较大提升，效果如下所示：
PID算法：就是“比例（proportional）、积分（integral）、微分（derivative）”，是一种常见的“保持稳定”控制算法。
常规的模拟PID控制系统原理框图如下所示：
因此可以得出e(t)和u(t)的关系：
其中：
Kp：比例增益，是调适参数；
Ki：积分增益，也是调适参数；
Kd：微分增益，也是调适参数；
e：误差=设定值（SP）- 回授值（PV）；
t：目前时间。
数学公式可能比较枯燥，通过以下例子，了解PID算法的应用。
例如，使用控制器使一锅水的温度保持在50℃，小于50℃就让它加热，大于50度就断电不就行了？
没错，在要求不高的情况下，确实可以这么干，如果换一种说法，你就知道问题出在哪里了。
如果控制对象是一辆汽车呢？要是希望汽车的车速保持在50km/h不动，这种方法就存在问题了。
设想一下，假如汽车的定速巡航电脑在某一时间测到车速是45km/h，它立刻命令发动机：加速！
结果，发动机那边突然来了个100%全油门，嗡的一下汽车急加速到了60km/h，这时电脑又发出命令：刹车！结果乘客吐......
所以，在大多数场合中，用“开关量”来控制一个物理量就显得比较简单粗暴了，有时候是无法保持稳定的，因为单片机、传感器不是无限快的，采集、控制需要时间。
而且，控制对象具有惯性，比如将热水控制器拔掉，它的“余热”即热惯性可能还会使水温继续升高一小会。
此时就需要使用PID控制算法了。
接着咱再来详细了解PID控制算法的三个最基本的参数：Kp比例增益、Ki积分增益、Kd微分增益。
1、Kp比例增益
Kp比例控制考虑当前误差，误差值和一个正值的常数Kp（表示比例）相乘。需要控制的量，比如水温，有它现在的 当前值 ，也有我们期望的 目标值 。
当两者差距不大时，就让加热器“轻轻地”加热一下。
要是因为某些原因，温度降低了很多，就让加热器“稍稍用力”加热一下。
要是当前温度比目标温度低得多，就让加热器“开足马力”加热，尽快让水温到达目标附近。
这就是P的作用，跟开关控制方法相比，是不是“温文尔雅”了很多。
实际写程序时，就让偏差（目标减去当前）与调节装置的“调节力度”，建立一个一次函数的关系，就可以实现最基本的“比例”控制了~
Kp越大，调节作用越激进，Kp调小会让调节作用更保守。
若你正在制作一个平衡车，有了P的作用，你会发现，平衡车在平衡角度附近来回“狂抖”，比较难稳住。
2、Kd微分增益
Kd微分控制考虑将来误差，计算误差的一阶导，并和一个正值的常数Kd相乘。
有了P的作用，不难发现，只有P好像不能让平衡车站起来，水温也控制得晃晃悠悠，好像整个系统不是特别稳定，总是在“抖动”。
设想有一个弹簧：现在在平衡位置上，拉它一下，然后松手，这时它会震荡起来，因为阻力很小，它可能会震荡很长时间，才会重新停在平衡位置。
请想象一下：要是把上图所示的系统浸没在水里，同样拉它一下 ：这种情况下，重新停在平衡位置的时间就短得多。
此时需要一个控制作用，让被控制的物理量的“变化速度”趋于0，即类似于“阻尼”的作用。
因为，当比较接近目标时，P的控制作用就比较小了，越接近目标，P的作用越温柔，有很多内在的或者外部的因素，使控制量发生小范围的摆动。
D的作用就是让物理量的速度趋于0，只要什么时候，这个量具有了速度，D就向相反的方向用力，尽力刹住这个变化。
Kd参数越大，向速度相反方向刹车的力道就越强，如果是平衡小车，加上P和D两种控制作用，如果参数调节合适，它应该可以站起来了。
3、Ki积分增益
Ki积分控制考虑过去误差，将误差值过去一段时间和（误差和）乘以一个正值的常数Ki。
还是以热水为例，假如有个人把加热装置带到了非常冷的地方，开始烧水了，需要烧到50℃。
在P的作用下，水温慢慢升高，直到升高到45℃时，他发现了一个不好的事情：天气太冷，水散热的速度，和P控制的加热的速度相等了。
这可怎么办？
P兄这样想：我和目标已经很近了，只需要轻轻加热就可以了。
D兄这样想：加热和散热相等，温度没有波动，我好像不用调整什么。
于是，水温永远地停留在45℃，永远到不了50℃。
根据常识，我们知道，应该进一步增加加热的功率，可是增加多少该如何计算呢？
前辈科学家们想到的方法是真的巧妙，设置一个积分量，只要偏差存在，就不断地对偏差进行积分（累加），并反应在调节力度上。
这样一来，即使45℃和50℃相差不是太大，但是随着时间的推移，只要没达到目标温度，这个积分量就不断增加，系统就会慢慢意识到：还没有到达目标温度，该增加功率啦！
到了目标温度后，假设温度没有波动，积分值就不会再变动，这时，加热功率仍然等于散热功率，但是，温度是稳稳的50℃。
Ki的值越大，积分时乘的系数就越大，积分效果越明显，所以，I的作用就是，减小静态情况下的误差，让受控物理量尽可能接近目标值。
I在使用时还有个问题：需要设定积分限制，防止在刚开始加热时，就把积分量积得太大，难以控制。
PID算法的参数调试是指通过调整控制参数（比例增益、积分增益/时间、微分增益/时间） 让系统达到最佳的控制效果 。
调试中稳定性（不会有发散性的震荡）是首要条件，此外，不同系统有不同的行为，不同的应用其需求也不同，而且这些需求还可能会互相冲突。
PID算法只有三个参数，在原理上容易说明，但PID算法参数调试是一个困难的工作，因为要符合一些特别的判据，而且PID控制有其限制存在。
1、稳定性
若PID算法控制器的参数未挑选妥当，其控制器输出可能是不稳定的，也就是其输出发散，过程中可能有震荡，也可能没有震荡，且其输出只受饱和或是机械损坏等原因所限制。不稳定一般是因为过大增益造成，特别是针对延迟时间很长的系统。
2、最佳性能
PID控制器的最佳性能可能和针对过程变化或是设定值变化有关，也会随应用而不同。
两个基本的需求是调整能力（regulation，干扰拒绝，使系统维持在设定值）及命令追随 （设定值变化下，控制器输出追随设定值的反应速度）。有关命令追随的一些判据包括有上升时间及整定时间。有些应用可能因为安全考量，不允许输出超过设定值，也有些应用要求在到达设定值过程中的能量可以最小化。
3、各调试方法对比
4、调整PID参数对系统的影响
//P1.1(T0):Count They Distance
//P0.4:Tx
//P0.5:Rx
#include C8051F310.h //SFR declarations
#include stdio.h //Standard I/O definition file
#include math.h //Math library file
#include Intrins.h
#include absacc.h
unsigned int j,i;
char a=0;
unsigned int t=0;
//sbit led=P0^2;
//P0.0(PWM0):给定左轮速度.
sbit vls=P0^4; //P0.4(GPIO):给定左轮方向.
sbit vlf=P0^6; //P0.6(T0) :反馈左轮速度.
sbit dlf=P1^0; //P1.0(GPIO):反馈左轮方向.
//P0.2(PWM0):给定右轮速度.
sbit vrs=P0^5; //P0.5(GPIO):给定右轮方向.
sbit vrf=P0^7; //P0.7(T0) :反馈右轮速度.
sbit drf=P1^1; //P1.1(GPIO):反馈右轮方向.
int ol; //左轮给定值
int len;
int len_1,len_2;
int lyn_1,lyn_2;
int vl1,vl2; //反馈左轮速度值(取样周期内的方波数)
int lfz; //运算后赋给PWM的值
int lyn,lynn;
int lun=0,lun_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出
int lunp,luni,lund; //PID 校正值
int or; //右轮给定值
int ren;
int ren_1,ren_2;
int ryn_1,ryn_2;
int vr1,vr2; //反馈右轮速度值(取样周期内的方波数)
int rfz; //运算后赋给PWM的值
int ryn,rynn;
int run=0,run_1=0; //偏差校正值 即校正PWM输出
int runp,runi,rund; //PID 校正值
float kp=2.0; //比例系数1.8
float kd=0.2; //微分系数0.4
float lki; //积分系数
void pio_init(void);
void sys_init(void);
void t01_init(void);
void TIME3_INT(void);
void PID(void);
void interrupt_init(void);
void delay(unsigned int x);
void pwm1_1(void);
void main(void)
{
PCA0MD = ~0x40; //关闭
pio_init(); //P11为测距输入端
sys_init();
t01_init();
pwm1_1();
TIME3_INT();
interrupt_init();
vls=1;vrs=0;
while(1)
{
ol=50;
or=50;
delay(1000);
ol=100;
or=100;
delay(1000);
ol=-50;
or=50;
delay(1000);
}
}
void PID(void)
{
/****************左轮PID调节******************/
if(dlf==1)
{
lyn=(vl2*256+vl1); //dlf是左轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
lyn=-(vl2*256+vl1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值
}
len=ol-lyn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)
if(abs(len)8)//30
{
lki=1.4; //ki值的确定1.4
}
else
{
lki=0.05; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大
} //则就可以不引入积分，或者引入的很小0.05
lunp=kp*(len-len_1); //比例校正
luni=lki*len; //积分校正
lund=kd*(len-2*len_1+len_2); //微分校正
lun=lunp+luni+lund+lun_1; //总校正
/*************新旧数据更新*************************/
len_2=len_1;
len_1=len; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差
lun_1=lun; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值
/*************新旧数据更新*************************/
if(lun255)
{
lun=255; //正速度
}
if(lun-255)
{
lun=-255; //负速度
}
if(lun0)
{
vls=1;
PCA0CPH0=-lun;
}
if(lun=0)
{
vls=0;
PCA0CPH0=lun;
}
/****************右轮PID调节******************/
if(drf==0)
{
ryn=(vr2*256+vr1); //drf是右轮反馈方向，0表示向前 vl=TL0
}
else
{
ryn=-(vr2*256+vr1); //dlf=1表示是向后退，速度应该为负值
}
ren=or-ryn; //误差=给定速度-反馈速度(取样周期内的方波数)
if(abs(ren)8)//30
{
lki=1.4; //ki值的确定1.4
}
else
{
lki=0.05; //积分系数：如果 | 给定值-反馈值 | 太大
} //则就可以不引入积分，或者引入的很小0.05
runp=kp*(ren-ren_1); //比例校正
runi=lki*ren; //积分校正
rund=kd*(ren-2*ren_1+ren_2); //微分校正
run=runp+runi+rund+run_1; //总校正
/*************新旧数据更新*************************/
ren_2=ren_1;
ren_1=ren; //len:当前取样周期内出现的速度偏差;len_1:上次取样周期内出现的速度偏差
run_1=run; //lun:当前取样周期内得出的PWM校正值;lun_1:上次取样周期内得出的PWM校正值
/*************新旧数据更新*************************/
if(run255)
{
run=255; //正速度
}
if(run-255)
{
run=-255; //负速度
}
if(run0)
{
vrs=1;
PCA0CPH1=-run;
}
if(run=0)
{
vrs=0;
PCA0CPH1=run;
}
//因为这里的PCA0CPH0越大，对应的电机速度越小，所以要255来减一下
}
void pio_init(void)
{
XBR0=0x00; //0000 0001
XBR1=0x72; //0111 0010 时能弱上拉 T0T1连接到脚口P06、P07 CEX0、CEX1连接到脚口P00、P01
P0MDIN=0xff; //模拟(0);数字(1) 1111 0011
P0MDOUT=0xc3;//开漏(0);推挽(1) 1111 1111
P0SKIP=0x3c; //0011 1100
P1MDIN=0xff; //1111 1111
P1MDOUT=0xfc;//
P1SKIP=0x00; //1111 1111
}
void sys_init(void) //12MHz
{
OSCICL=0x43;
OSCICN=0xc2;
CLKSEL=0x00;
}
void pwm1_1(void) //PWM的初始化
{
PCA0MD=0x08; //PCA时钟为12分频
PCA0CPL0=200; //左轮
PCA0CPM0=0x42; //设置左轮为8位PWM输出
PCA0CPH0=200;
PCA0CPL1=200; //平衡校正
PCA0CPM1=0x42; //设置为8位PWM输出
PCA0CPH1=200;
PCA0CN=0x40; //允许PCA工作
}
void t01_init(void)
{
TCON=0x50; //计数器1、2允许
TMOD=0x55; //定时器1、2采用16位计数功能
CKCON=0x00;
TH1=0x00; //用于采集左轮的速度
TL1=0x00;
TH0=0x00; //用于采集右轮的速度
TL0=0x00;
}
void TIME3_INT(void)
{
TMR3CN = 0x00; //定时器3为16位自动重载
CKCON = ~0x40;
TMR3RLL = 0xff;
TMR3RLH = 0xd7;
TMR3L = 0xff;
TMR3H = 0xd7;
TMR3CN |= 0x04;
}
void T3_ISR() interrupt 14 //定时器3中断服务程序
{
//led=~led;
EA=0;
TCON =~0x50; //关闭计数器0、1
vl1=TL0; //取左轮速度值
vl2=TH0;
vr1=TL1; //取右轮速度值
vr2=TH1;
TH1=0x00;
TL1=0x00;
TH0=0x00;
TL0=0x00;
PID(); //PID处理
TMR3CN =~0x80; //清中断标志位
TCON |=0x50; //重新开计数器0、1
EA=1;
}
void interrupt_init(void)
{ IE=0x80;
IP=0x00;
EIE1|=0x80;
EIP1|=0x80;
}
void delay(unsigned int m) //延时程序
{
for(i=0;i2000;i++)
{
for(j=0;jm;j++){_nop_(); _nop_();}
}
}
STC单片机PID角度控制的介绍就聊到这里吧，感谢您花时间阅读，谢谢。
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