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STM32编程实现直流有刷电机位置速度电流三闭环PID控制程序

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楼主
ID:831137 发表于 2021-6-27 20:31 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
固件库开发的直流电机pid控制系统

单片机源程序如下:
  1. /**
  2.   ******************************************************************************
  3.   * 文件名程: BDCMOTOR.c
  4.   * 作    者: 学习小组
  5.   * 功    能: 有刷直流电机驱动板基本驱动程序
  6.   ******************************************************************************
  7.   * 说明：
  8.   ******************************************************************************
  9.   */
  10. /* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
  11. #include "BDCMotor.h"

  13. /* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/
  14. /* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/
  15. /* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/
  16. TIM_HandleTypeDef htimx_BDCMOTOR;
  17. __IO int16_t PWM_Duty=BDCMOTOR_DUTY_ZERO;         // 占空比：PWM_Duty/BDCMOTOR_TIM_PERIOD*100%
  18. /* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
  19. /* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/
  20. /* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/
  21. /**
  22.   * 函数功能: 基本定时器硬件初始化配置
  23.   * 输入参数: htim_base：基本定时器句柄类型指针
  24.   * 返 回 值: 无
  25.   * 说    明: BDCMOTOR相关GPIO初始化配置,该函数被HAL库内部调用.
  26.   */
  27. void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
  28. {
  29.   /* BDCMOTOR相关GPIO初始化配置 */
  30.   if(htim == &htimx_BDCMOTOR)
  31.   {
  32.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  33.     /* 引脚端口时钟使能 */
  34.     __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
  35.     BDCMOTOR_TIM_CH1_GPIO_CLK_ENABLE();
  36.     BDCMOTOR_TIM_CH1N_GPIO_CLK_ENABLE();
  37.     SHUTDOWN_GPIO_CLK_ENABLE();

  39.     /* BDCMOTOR输出脉冲控制引脚IO初始化 */
  40.     GPIO_InitStruct.Pin = BDCMOTOR_TIM_CH1_PIN;
  41.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  42.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  43.     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AFx_TIMx;
  44.     HAL_GPIO_Init(BDCMOTOR_TIM_CH1_PORT, &GPIO_InitStruct);
  45.    
  46.     GPIO_InitStruct.Pin = BDCMOTOR_TIM_CH1N_PIN;
  47.     HAL_GPIO_Init(BDCMOTOR_TIM_CH1N_PORT, &GPIO_InitStruct);
  48.       
  49.     __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
  50.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
  51.     HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);
  52.    
  53.     GPIO_InitStruct.Pin = SHUTDOWN_PIN;
  54.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  55.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  56.     GPIO_InitStruct.Alternate = 0;
  57.     HAL_GPIO_Init(SHUTDOWN_PORT, &GPIO_InitStruct);
  58.    
  59.     /* 使能电机控制引脚 */
  60.     ENABLE_MOTOR();

  62.   }
  63. }

  65. /**
  66.   * 函数功能: BDCMOTOR定时器初始化
  67.   * 输入参数: 无
  68.   * 返 回 值: 无
  69.   * 说    明: 无
  70.   */
  71. void BDCMOTOR_TIMx_Init(void)
  72. {
  73.   TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig;             // 定时器时钟
  74.   TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
  75.   TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef  sBDTConfig;            // 定时器死区时间比较输出

  77.   /* 基本定时器外设时钟使能 */
  78.   BDCMOTOR_TIM_RCC_CLK_ENABLE();
  79.   
  80.   /* 定时器基本环境配置 */
  81.   htimx_BDCMOTOR.Instance = BDCMOTOR_TIMx;                                 // 定时器编号
  82.   htimx_BDCMOTOR.Init.Prescaler = BDCMOTOR_TIM_PRESCALER;                  // 定时器预分频器
  83.   htimx_BDCMOTOR.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;                  // 计数方向：向上计数
  84.   htimx_BDCMOTOR.Init.Period = BDCMOTOR_TIM_PERIOD;                        // 定时器周期
  85.   htimx_BDCMOTOR.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;              // 时钟分频
  86.   htimx_BDCMOTOR.Init.RepetitionCounter = BDCMOTOR_TIM_REPETITIONCOUNTER;  // 重复计数器
  87.   /* 初始化定时器比较输出环境 */
  88.   HAL_TIM_PWM_Init(&htimx_BDCMOTOR);

  90.   /* 定时器时钟源配置 */
  91.   sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;       // 使用内部时钟源
  92.   HAL_TIM_ConfigClockSource(&htimx_BDCMOTOR, &sClockSourceConfig);

  94.   /* 死区刹车配置,实际上配置无效电平是高电平 */
  95.   sBDTConfig.AutomaticOutput = TIM_AUTOMATICOUTPUT_DISABLE ;
  96.   sBDTConfig.BreakPolarity = TIM_BREAKPOLARITY_LOW ;
  97.   sBDTConfig.BreakState = TIM_BREAK_DISABLE ;
  98.   sBDTConfig.DeadTime = 0 ;
  99.   sBDTConfig.LockLevel = TIM_LOCKLEVEL_OFF ;
  100.   sBDTConfig.OffStateIDLEMode= TIM_OSSI_DISABLE ;
  101.   sBDTConfig.OffStateRunMode = TIM_OSSR_ENABLE ;
  102.   HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime(&htimx_BDCMOTOR,&sBDTConfig);

  104. /* 定时器比较输出配置 */
  105.   sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;                  // 比较输出模式：PWM1模式
  106.   sConfigOC.Pulse =  PWM_Duty;                         // 占空比
  107.   sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;          // 输出极性
  108.   sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_LOW;        // 互补通道输出极性
  109.   sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;           // 快速模式
  110.   sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;       // 空闲电平
  111.   sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;     // 互补通道空闲电平
  112.   HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htimx_BDCMOTOR, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);

  114.         /* 启动定时器 */
  115.   HAL_TIM_Base_Start(&htimx_BDCMOTOR);
  116. }


  119. /**
  120.   * 函数功能: 基本定时器硬件反初始化配置
  121.   * 输入参数: htim_base：基本定时器句柄类型指针
  122.   * 返 回 值: 无
  123.   * 说    明: 该函数被HAL库内部调用
  124.   */
  125. void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* htim_base)
  126. {
  127.   if(htim_base->Instance==BDCMOTOR_TIMx)
  128.   {
  129.     /* 基本定时器外设时钟禁用 */
  130.     BDCMOTOR_TIM_RCC_CLK_DISABLE();
  131.    
  132.     HAL_GPIO_DeInit(BDCMOTOR_TIM_CH1_PORT,BDCMOTOR_TIM_CH1_PIN);
  133.     HAL_GPIO_DeInit(BDCMOTOR_TIM_CH1N_PORT,BDCMOTOR_TIM_CH1N_PIN);
  134.   }
  135. }

  137. /************************************END OF FILE**************************/
复制代码

  1. /**
  2.   ******************************************************************************
  3.   * 文件名程: main.c
  4.   * 作    者: 学习小组
  5.   * 功    能: 位置速度电流闭环控制
  6.   ******************************************************************************
  7.   * 说明：
  8.   ******************************************************************************
  9.   */
  10. /* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
  11. #include "stm32f4xx_hal.h"
  12. #include "key.h"
  13. #include "encoder.h"
  14. #include "usartx.h"
  15. #include "adc.h"
  16. #include "BDCMotor.h"
  17. /* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/
  18. typedef struct
  19. {
  20.   __IO int32_t  SetPoint;     // 设定目标 Desired Value
  21.   __IO float    SumError;     // 误差累计
  22.   __IO float    Proportion;   // 比例常数 Proportional Const
  23.   __IO float    Integral;     // 积分常数 Integral Const
  24.   __IO float    Derivative;   // 微分常数 Derivative Const
  25.   __IO int      LastError;    // Error[-1]
  26.   __IO int      PrevError;    // Error[-2]
  27. }PID_TypeDef;

  29. /* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/
  30. #define ADC_Base      8            // 取2的整数倍作为缓存区大小,得到14bits
  31. /* 使用DMA传输数据,采集n个数据点的时间是0.65ms,采样率大约是 1500 KHz */
  32. #define ADC_BUFFER    1024         // 采样数据缓存区


  35. #define SPEEDRATIO    270
  36. #define ENCODER_RESOLUTION    11
  37. #define PPR           ((SPEEDRATIO*ENCODER_RESOLUTION)*4) // Pulse/Round 每圈可捕获到的脉冲数

  39. /*************************************/
  40. // 定义PID相关宏
  41. // 这三个参数设定对电机运行影响非常大
  42. // PID参数跟采样时间息息相关
  43. /*************************************/
  44. #define  CUR_P_DATA     0.35f       // P参数
  45. #define  CUR_I_DATA     0.6f        // I参数
  46. #define  CUR_D_DATA     0.0f        // D参数
  47. #define  TARGET_CURRENT 300         // 最大电流值 300mA

  49. #define  SPD_P_DATA     4.5f        // P参数
  50. #define  SPD_I_DATA     0.5f        // I参数
  51. #define  SPD_D_DATA     0.0f        // D参数
  52. #define  TARGET_SPEED   20.0f       // 目标速度    20r/m

  54. #define  LOC_P_DATA     0.009f      // P参数
  55. #define  LOC_I_DATA     0.002f      // I参数
  56. #define  LOC_D_DATA     0.04f       // D参数
  57. #define  TARGET_LOC     (3*PPR)     // 目标位置    11880Pulse = 1r

  59. /* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/
  60. __IO uint8_t  Start_flag = 0;       // PID 开始标志
  61. uint32_t Motor_Dir = CW;             // 电机方向

  63. __IO int32_t tmpPWM_DutySpd = 0;
  64. __IO int32_t tmpPWM_Duty = 0;
  65. /* 用于保存转换计算后的数值 */
  66. __IO float ADC_VoltBus;                                                          // 总线电压值

  68. __IO int32_t Sample_Pulse;           // 编码器捕获值 Pulse
  69. __IO int32_t LastSample_Pulse;       // 编码器捕获值 Pulse
  70. __IO int32_t Spd_PPS;                // 速度值 Pulse/Sample
  71. __IO float Spd_RPM;                  // 速度值 r/m

  73. /* AD转换结果值 */
  74. __IO int16_t ADC_ConvValueHex[ADC_BUFFER];  // AD转换结果缓存
  75. __IO int32_t AverSum = 0;                   // 平均值的累加值
  76. __IO int32_t AverCnt = 0;                   // 平均值的计数器
  77. __IO uint32_t OffsetCnt_Flag = 0 ;          // 偏差值的计数器标志
  78. __IO int32_t  OffSetHex ;           // 偏差值
  79. /* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------ */
  80. extern __IO uint32_t uwTick;

  82. /* PID结构体 */
  83. PID_TypeDef  cPID,sPID,lPID;               // PID参数结构体

  85. /* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
  86. /* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/
  87. void PID_ParamInit(void) ;
  88. int32_t CurPIDCalc(int32_t NextPoint);
  89. int32_t SpdPIDCalc(float NextPoint);
  90. int32_t LocPIDCalc(int32_t NextPoint);
  91. int32_t ADC_GetSampleAvgN(int16_t *Data, uint32_t N );
  92. /* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/
  93. /**
  94.   * 函数功能: 系统时钟配置
  95.   * 输入参数: 无
  96.   * 返 回 值: 无
  97.   * 说    明: 无
  98.   */
  99. void SystemClock_Config(void)
  100. {
  101.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
  102.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;

  104.   __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();                                     // 使能PWR时钟

  106.   __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);  // 设置调压器输出电压级别1

  108.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;      // 外部晶振，8MHz
  109.   RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;                        // 打开HSE
  110.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;                    // 打开PLL
  111.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;            // PLL时钟源选择HSE
  112.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;                                 // 8分频MHz
  113.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;                               // 336倍频
  114.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;                     // 2分频，得到168MHz主时钟
  115.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;                                 // USB/SDIO/随机数产生器等的主PLL分频系数
  116.   HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

  118.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
  119.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  120.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;       // 系统时钟：168MHz
  121.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;              // AHB时钟： 168MHz
  122.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;               // APB1时钟：42MHz
  123.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;               // APB2时钟：84MHz
  124.   HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5);

  126.   HAL_RCC_EnableCSS();                                            // 使能CSS功能，优先使用外部晶振，内部时钟源为备用
  127.   
  128.         // HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000    1ms中断一次
  129.         // HAL_RCC_GetHCLKFreq()/100000         10us中断一次
  130.         // HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000000 1us中断一次
  131.   HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);                 // 配置并启动系统滴答定时器
  132.   /* 系统滴答定时器时钟源 */
  133.   HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);

  135.   /* 系统滴答定时器中断优先级配置 */
  136.   HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
  137. }
  138.          
  139. /**
  140.   * 函数功能: 主函数.
  141.   * 输入参数: 无
  142.   * 返 回 值: 无                                                                     
  143.   * 说    明: 无
  144.   */
  145. int main(void)
  146. {
  147.   /* 复位所有外设，初始化Flash接口和系统滴答定时器 */
  148.   HAL_Init();
  149.   /* 配置系统时钟 */
  150.   SystemClock_Config();
  151.   /* 串口初始化 */
  152.   MX_USARTx_Init();
  153.   /* 按键初始化 */
  154.   KEY_GPIO_Init();
  155.   /* 编码器初始化及使能编码器模式 */
  156.   ENCODER_TIMx_Init();
  157.         /* ADC-DMA 初始化 */
  158.   MX_ADCx_Init();
  159.   /* 启动AD转换并使能DMA传输和中断 */
  160.   HAL_ADC_Start_DMA(&hadcx,(uint32_t*)ADC_ConvValueHex,ADC_BUFFER);
  161.   __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adcx,DMA_IT_HT);
  162.   __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adcx,DMA_IT_TE);
  163.   __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adcx,DMA_IT_FE);
  164.   __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adcx,DMA_IT_DME);
  165.         /* 高级控制定时器初始化并配置PWM输出功能 */
  166.   BDCMOTOR_TIMx_Init();

  168.   /* 启动定时器通道和互补通道PWM输出 */
  169.   PWM_Duty = 0;
  170.   __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1,PWM_Duty);  // 0%

  172.   /* PID 参数初始化 */
  173.   PID_ParamInit();
  174.   /* 无限循环 */
  175.   while (1)
  176.   {
  177.     /* 停止按钮 */
  178.     if(KEY1_StateRead()==KEY_DOWN)
  179.     {
  180.       HAL_TIM_PWM_Start(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1);
  181.       HAL_TIMEx_PWMN_Stop(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1);
  182.       __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1,0);  // 0%
  183.       Start_flag = 1;
  184.     }
  185.     if(KEY2_StateRead()==KEY_DOWN)
  186.     {
  187.       SHUTDOWN_MOTOR();
  188.       HAL_TIM_PWM_Stop(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1);
  189.       HAL_TIMEx_PWMN_Stop(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1);         // 停止输出
  190.     }
  191.     if(KEY3_StateRead()==KEY_DOWN)    // 圈数+1
  192.     {
  193.       lPID.SetPoint += PPR;
  194.     }
  195.     if(KEY4_StateRead()==KEY_DOWN)    // 圈数-1
  196.     {
  197.       lPID.SetPoint -= PPR;
  198.     }
  199.   }
  200. }

  202. /**
  203.   * 函数功能: 系统滴答定时器中断回调函数
  204.   * 输入参数: 无
  205.   * 返 回 值: 无
  206.   * 说    明: 每隔一定的时间就执行pid算法
  207.   */
  208. void HAL_SYSTICK_Callback(void)
  209. {
  210.   __IO int32_t ADC_Resul= 0;
  211.   __IO float Volt_Result = 0;
  212.   __IO float ADC_CurrentValue;                                  // 电流

  214.   /* 位置环周期250ms */
  215.   if(uwTick % 250 == 0)
  216.   {
  217.     /* 获取当前位置值,编码器4倍频之后的数值 */
  218.     Sample_Pulse = (OverflowCount*CNT_MAX) + (int32_t)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimx_Encoder);
  219.     /* 计算PID结果 */
  220.     if(Start_flag == 1)
  221.     {
  222.       tmpPWM_DutySpd = LocPIDCalc(Sample_Pulse);
  223.       
  224.       /* 设定速度环的目标值 */
  225.       if(tmpPWM_DutySpd >= TARGET_SPEED)
  226.         tmpPWM_DutySpd = TARGET_SPEED;
  227.       if(tmpPWM_DutySpd <= -TARGET_SPEED)
  228.         tmpPWM_DutySpd = -TARGET_SPEED;
  229.     }
  230.   }
  231.   /* 速度环周期100ms */
  232.   if(uwTick % 100 == 0)
  233.   {
  234.     /* 获得当前速度 */
  235.     Sample_Pulse = (OverflowCount*CNT_MAX) + (int32_t)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimx_Encoder);
  236.     Spd_PPS = Sample_Pulse - LastSample_Pulse;
  237.     LastSample_Pulse = Sample_Pulse ;
  238.     /* 11线编码器,270减速比,一圈脉冲信号是11*270*4 PPR */
  239.     Spd_RPM = ((((float)Spd_PPS/(float)PPR)*10.0f)*(float)60);//单位是rpm
  240.    
  241.     /* 计算PID结果 */
  242.     if(Start_flag == 1)
  243.     {
  244.       sPID.SetPoint = tmpPWM_DutySpd;
  245.       tmpPWM_Duty = SpdPIDCalc(Spd_RPM);
  246.       
  247.       /* 根据速度环的计算结果判断当前运动方向 */
  248.       if(tmpPWM_Duty < 0)
  249.       {
  250.         Motor_Dir = CW;
  251.         BDDCMOTOR_DIR_CW();
  252.         tmpPWM_Duty = -tmpPWM_Duty;
  253.         
  254.       }
  255.       else
  256.       {
  257.         Motor_Dir = CCW;
  258.         BDDCMOTOR_DIR_CCW();
  259.       }
  260.       
  261.       /* 设定电流环的目标值,电流没有负数 */
  262.       if(tmpPWM_Duty >= TARGET_CURRENT)
  263.         tmpPWM_Duty = TARGET_CURRENT;
  264.     }
  265.   }
  266.   /* 电流环周期是40ms,电流单次采集周期大约是 2ms,最好不要低于2ms */
  267.   if(uwTick % 40 == 0)
  268.   {
  269.     ADC_Resul = AverSum/AverCnt ;
  270.     /* 连续采样16次以后,作为偏差值 */
  271.     OffsetCnt_Flag++;
  272.     if(OffsetCnt_Flag >= 16)
  273.     {
  274.       if(OffsetCnt_Flag == 16)
  275.       {
  276.         OffSetHex /= OffsetCnt_Flag-1;
  277.       }
  278.       OffsetCnt_Flag = 32;
  279.       ADC_Resul -= OffSetHex;//减去偏差值
  280.     }
  281.     else
  282.       OffSetHex += ADC_Resul;
  283.     /* 计算电压值和电流值 */
  284.     Volt_Result = ( (float)( (float)(ADC_Resul) * VOLT_RESOLUTION) );
  285.     ADC_CurrentValue = (float)( (Volt_Result / GAIN) / SAMPLING_RES);
  286.     if(Volt_Result<0)
  287.       Volt_Result = 0;
  288.     /* 清空计数 */
  289.     AverCnt = 0;
  290.     AverSum = 0;
  291.    
  292.     /* 计算PID结果 */
  293.     if(Start_flag == 1)
  294.     {  
  295.       cPID.SetPoint = tmpPWM_Duty ;
  296.       PWM_Duty = CurPIDCalc( (int32_t)ADC_CurrentValue);
  297.       if(PWM_Duty >= BDCMOTOR_DUTY_FULL)
  298.         PWM_Duty = BDCMOTOR_DUTY_FULL;
  299.       if(PWM_Duty <=0)
  300.           PWM_Duty = 0;
  301.       __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1,PWM_Duty);
  302.     }
  303.     printf("LOC:%d Sped: %2.2f r/m Curr: %d mA \n",Sample_Pulse,
  304.               Spd_RPM ,(int32_t)ADC_CurrentValue);
  305.   }
  306. }


  309. /**
  310.   * 函数功能: ADC转换完成回调函数
  311.   * 输入参数: hadc：ADC外设设备句柄
  312.   * 返 回 值: 无
  313.   * 说    明: 中断一次的时间是1.479ms,利用过采样和求均值方法,提高分辨率
  314.   */
  315. void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)  
  316. {
  317.   int32_t ADConv = 0 ;
  318.   /* ADC采集太快,需要先停止再处理数据 */
  319.   HAL_ADC_Stop_DMA(hadc);
  320.   /* 采集总线电压 */
  321.   SetChannelAsRank1(hadc,ADC_VOLT_CHANNEL);
  322.   HAL_ADC_Start(hadc);
  323.   
  324.   /* 去掉高和低总共SORT_NUM个采样数据,取中间部分的数据做平均 */
  325.         ADConv = ADC_GetSampleAvgN((int16_t*)&ADC_ConvValueHex,ADC_BUFFER);
  326.   
  327.   /* 累加采样结果并记录采样次数*/
  328.   AverSum += ADConv;
  329.   AverCnt++;

  331.   /* 读取总线电压值 */
  332.   HAL_ADC_Stop(hadc);
  333.   SetChannelAsRank1(hadc,ADC_CURRENT_CHANNEL);
  334.   
  335.   HAL_ADC_Start_DMA(hadc,(uint32_t*)ADC_ConvValueHex,ADC_BUFFER);
  336. }

  338. /**
  339.   * 函数功能: ADC看门狗中断回调函数
  340.   * 输入参数: ADC句柄
  341.   * 返 回 值: 无
  342.   * 说    明: 检测到电压过低或者过高的时候就调用这个函数,停止输出.
  343.   */
  344. void HAL_ADC_LevelOutOfWindowCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
  345. {
  346.   /* 使能电机控制引脚 */
  347.   static uint8_t i = 0;
  348.   i++;
  349.   if(ADC_VoltBus > VOLT_LIMIT_MIN && ADC_VoltBus < VOLT_LIMIT_MAX)
  350.     i = 0 ;
  351.   else if(i>=6)
  352.   {
  353.     SHUTDOWN_MOTOR();
  354.     HAL_TIM_PWM_Stop(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1);
  355.     HAL_TIMEx_PWMN_Stop(&htimx_BDCMOTOR,TIM_CHANNEL_1);
  356.     PWM_Duty = 0;
  357.     printf("Bus Voltage is out of range!!\n");
  358.     printf("Please Reset the Target!\n");
  359.     while(1);
  360.   }
  361. }
  362. /**
  363.         * 函数功能: 得到N 个ADC 采样的均值
  364.         * 输入参数: 要做平均的ADC 采样数
  365.         * 返 回 值: 均值
  366.         * 说                明: 计算平均值,获得14bitsADC值
  367.         */
  368. int32_t ADC_GetSampleAvgN(int16_t *Data, uint32_t N)
  369. {
  370.         int32_t avg_sample =0x00;
  371.         uint32_t index=0x00;

  373.         /* 累加N 个ADC 采样 */
  374.         for (index = 0; index < N; index++)
  375.         {
  376.                 avg_sample += ((int32_t)Data[index]);
  377.         }
  378.         /* 计算N 个ADC 采样的均值 */
  379.         avg_sample >>= ADC_Base;
  380.         /* 返回均值 */
  381.         return avg_sample;
  382. }
  383. /******************** PID 控制设计 ***************************/
  384. /**
  385.   * 函数功能: PID参数初始化
  386.   * 输入参数: 无
  387.   * 返 回 值: 无
  388.   * 说    明: 无
  389.   */
  390. void PID_ParamInit()
  391. {
  392.     cPID.LastError = 0;            // Error[-1]
  393.     cPID.PrevError = 0;            // Error[-2]
  394.     cPID.Proportion = CUR_P_DATA;  // 比例常数 Proportional Const
  395.     cPID.Integral = CUR_I_DATA;    // 积分常数  Integral Const
  396.     cPID.Derivative = CUR_D_DATA;  // 微分常数 Derivative Const
  397.     cPID.SetPoint = TARGET_CURRENT;// 设定目标Desired Value

  399.     sPID.LastError = 0;               // Error[-1]
  400.     sPID.PrevError = 0;               // Error[-2]
  401.     sPID.Proportion = SPD_P_DATA; // 比例常数 Proportional Const
  402.     sPID.Integral = SPD_I_DATA;   // 积分常数  Integral Const
  403.     sPID.Derivative = SPD_D_DATA; // 微分常数 Derivative Const
  404.     sPID.SetPoint = TARGET_SPEED;     // 设定目标Desired Value
  405.   
  406.     lPID.LastError = 0;               // Error[-1]
  407.     lPID.PrevError = 0;               // Error[-2]
  408.     lPID.Proportion = LOC_P_DATA; // 比例常数 Proportional Const
  409.     lPID.Integral = LOC_I_DATA;   // 积分常数  Integral Const
  410.     lPID.Derivative = LOC_D_DATA; // 微分常数 Derivative Const
  411.     lPID.SetPoint = TARGET_LOC;     // 设定目标Desired Value
  412. }

  414. /**
  415.   * 函数名称：电流闭环PID控制设计
  416.   * 输入参数：当前控制量
  417.   * 返 回 值：目标控制量
  418.   * 说    明：无
  419.   */
  420. int32_t CurPIDCalc(int32_t NextPoint)
  421. {
  422.   int32_t iError,dError;
  423.   iError = cPID.SetPoint - NextPoint; //偏差
  424.   /* 设定闭环死区 */
  425.   if((iError >= -3) && (iError <= 3))
  426.     iError = 0;
  427.   
  428.   cPID.SumError += iError; //积分
  429.   dError = iError - cPID.LastError; //微分
  430.   cPID.LastError = iError;
  431.   
  432.   return (int32_t)(cPID.Proportion * (float)iError //比例项
  433.   + cPID.Integral * (float)cPID.SumError //积分项
  434.   + cPID.Derivative * (float)dError);    //微分项
  435. }

  437. /**
  438.   * 函数名称：速度闭环PID控制设计
  439.   * 输入参数：当前控制量
  440.   * 返 回 值：目标控制量
  441.   * 说    明：无
  442.   */
  443. int32_t SpdPIDCalc(float NextPoint)
  444. {
  445.   float iError,dError;
  446.   iError = sPID.SetPoint - NextPoint; //偏差
  447.   
  448.   if((iError<0.3f )&& (iError>-0.3f))
  449.     iError = 0.0f;
  450. ……………………

  452. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
复制代码


所有代码51hei提供下载:
STM32编程实现直流有刷电机位置速度电流三闭环PID控制.7z (1.54 MB, 下载次数: 135)


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沙发
ID:871077 发表于 2021-6-28 17:01 | 只看该作者
只有代码，没有原理图，作为参考吧。
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板凳
ID:473517 发表于 2023-3-7 16:33 | 只看该作者
参考一下
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地板
ID:291668 发表于 2023-3-8 13:35 | 只看该作者
可参考！ 配一下简单的说明更好了
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5#
ID:613605 发表于 2023-5-23 16:13 | 只看该作者
有原理图吗？
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6#
ID:1090151 发表于 2023-8-21 16:07 | 只看该作者
参考一下，求原理图
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7#
ID:792289 发表于 2024-12-28 17:25 | 只看该作者
求参考原理图，现在做牙科项目
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8#
ID:50577 发表于 2025-1-16 16:04 | 只看该作者
stm32比51更强大
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