粘贴过来的代码都乱了，贴个原文链接吧： https://blog.csdn.net/D_SEngineer?spm=1011.2124.3001.5113 不定时发送福利，欢迎小伙伴们交流学习。 |
终于到实战阶段了，前面学习的理论部分着实令人乏味呀。今天来看看增量式PID怎么在STM32中实现控制电机恒速运行的。 硬件连接我用的战舰开发板和配套的屏幕，电机是带编码器的电机，第一章有关于硬件的介绍，这里就不多少了。
1.使用通用定时器3 通道1 PA6引脚输出PWM
2.编码器输入捕获 用的是 通用定时器2 PA0 PA1引脚
3.电机引脚如下图
电机电源正负极接到TB6612驱动的AO1和AO2（或者BO1和BO2，看你驱动器左侧接的是AIN1、AIN2还是BIN1、BIN2了），编码器电源接5V电源，黄绿信号线接单片机PA0和PA1,如果接反系统会出现异常，可以仿真看下接收到的脉冲值是不是很大（本例中的count），很大说明接反了。将线反接即可。另外就是驱动的PWMA(或者PWMB)接到单片机的PA6引脚。驱动器的STBY接到5V电源上，BIN1和BIN2一个接高一个接低即可。
接线很简单，不会的直接问淘宝卖家。其实看了代码只要知道PWM输出引脚和编码器输入引脚就可以接线了，其他都是固定接线方式。下图是我的硬件图，很乱，小车还没组装好，都是散件，凑合看吧。 
代码实现的功能- 按键设定目标转速
- stm32通过pwm控制电机维持目标转速运转
- 并且具备显示功能，把重要参数显示在屏幕上
代码思路- 要先把PWM调通，实现PWM控制电机旋转
- 在实现PWM控制电机旋转之后，加上按键调节占空比
- 将编码器检测加进去，能实现检测到电机反馈的脉冲数
- 将编码器检测的脉冲数显示出来，或者串口打印出来，总之要实时知道这个值，方便后面调试PID参数
- 之后再将PID加进去
- 整理代码
部分重要源码讲解- PWM
PWM的生成之前章节已经讲解过了，在这里就不复述了，直接上代码。在这里需要注意一点就是之前PWM设置的是1Khz，这里我们设置成20Khz。大家可以看看注释，理解一下怎么设置成不同的频率。
/*使用通用定时器3 通道1 PA6引脚输出PWM------------ PWM信号 周期和占空比的计算 --------------- ARR ：自动重装载寄存器的值 CLK_cnt：计数器的时钟，等于 Fck_int / (psc+1) = 72M/(psc+1) PWM 信号的周期 T = ARR * (1/CLK_cnt) = ARR*(PSC+1) / 72M 占空比P=CCR/(ARR+1) 时钟分频71，系统总线时钟72M，可以算出定时器时钟为72/（3+1）=18M在这里我们需要设定PWM频率为20Khz=0.05ms，因此自动重装载的值ARR=900.因为定时器时钟为18M=0.0556us，因此只需要累加900次，就等于0.05ms=20Khz了。因此我们配置如下TIM_TimeBaseInitTypeStructure.TIM_Prescaler = 3; //定时器时钟分频TIM_TimeBaseInitTypeStructure.TIM_Period = (900 - 1); //自动重装载的值 */void PWM_Init(void){ //基本定时器初始化部分 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //初始化定时器 TIM_DeInit(TIM3); //GPIO初始化部分 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //使能定时器时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); //死区时间时钟源，该例程只进行PWM输出，没有用到死区，因此不设定 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //向上计数模式 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //自动重装载的值设定为1000 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = (900 - 1); //定时器周期分频数 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 3; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //初始化定时器3 TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure); //PWM初始化部分 //pwm1模式 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //初始化电平 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //使能输出比较 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //初始化PWM占空比为0 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //初始化pwm TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器 TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能定时器3 TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); }- 1
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- 编码器输入
不懂的可以仔细看看代码注释，注释也看不懂的，可以翻翻我之前的帖子，代码如下：
//输入捕获 通用定时器2 PA0 PA1void Advance_TIM_Init(void){ //GPIO初始化 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 设置中断来源 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; // 设置抢占优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 设置子优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //基本定时器初始化部分 //使能定时器时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);//设置缺省值 // 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 60000; // 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 时钟分频因子 ，配置死区时间时需要用到 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 计数器计数模式，设置为向上计数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 重复计数器的值，没用到不用管 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; // 初始化定时器 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //编码器模式 TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising); TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10; //10经验值，不必纠结，起滤波作用 TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); //使能中断 TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update, ENABLE); // 清除中断标志位 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); // 使能高级控制定时器，计数器开始计数 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);}- 1
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- 按键和屏幕显示
按键很简单，我注释的也很详细，这是放在主函数中循环检测的，这个也不用多说了吧，直接代码：
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4) == 0) { SetPoint=160; //设定目标 z=1; } if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) == 0) { SetPoint=120; //设定目标 z=2; } if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3) == 0) { SetPoint=20; //设定目标 z=3; } if(z != j) { LCD_Clear(WHITE); //delay_ms(120); } j = z ; LCD_Fill(0,SetPoint,lcddev.width,SetPoint+2,BLUE); //目标值设定，一条直线 //如果FLAG=1时，说明200ms到了，将采样的count值打印在屏幕上， //k是x轴坐标，200MS+1，conunt是y轴坐标，代表当前时刻的采样的脉冲值 if(flag == 1) { k++; LCD_Fill(k,count,k+2,count+2,BLUE); flag = 0; }- 1
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- 增量式PID
重点来了，学了这么多理论，你会发现，其实代码就一点点，两三行就完事了。先看代码：
/********************增量式PID控制设计************************************/int IncPIDCalc(int PresentPoint) { int iError , iIncpid; //iIncpid增量值 iError当前误差 iError = SetPoint-PresentPoint; //增量计算 iIncpid =(Proportion * iError) //E[k]项 -(Integral * LastError) //E[k-1]项 +(Derivative * PrevError); //E[k-2]项 PrevError = LastError; LastError=iError; return (iIncpid);}是不是很简单，就这么几行代码，但是我却写了好几篇帖子来学习它的理论部分。过来之后就能看清庐山真面目了。 根据前面推导的公式，这里只是将这些公式用C写出来。首先定义一个当前误差iError和一个计算出来的增量值iIncpid。当前误差iError=目标值SetPoint-传感器采集的当前值PresentPoint，之后进行增量式PID运算，得出增量值iIncpid。
将式子和程序对比下，是不是一样的？再看看还是不一样。上面式子中没有减号，代码中却有；上面式子中明明微分项是𝐄𝐤−𝟐𝐄(𝐤−𝟏)+𝐄(𝐤−𝟐)，即便将Kp*Td/T看成Kd也还是和程序不一样呀。程序中确直接乘上一个上上次误差PrevError，你说一样吗？你心中有没有这样的疑问？有的话也不奇怪，我朋友看了也有（斜眼笑）。 解惑
看完上面的推导，应该能解决你心中的疑惑了吧。 源码昨天开通了一个公众号，以后代码就放到公众号了，后续我会将之前的代码也都放到公众号上，欢迎小伙伴们交流学习哈。关注公众号回复
“增量式PID”
获取源码。
 调试过程本来想写在这个帖子上的，不过一看时间有点晚了，明天再开一贴吧，明天还有工作呢，不熬夜，早睡早起。晚安，小伙伴们。
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