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STM32上实现增量式PID

2018-10-05来源: eefocus 关键字:STM32  增量式  PID

目录:

一、什么是增量式PID

二、硬件部分

三、软件部分


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一、什么是增量式PID

虽然PID不是什么牛逼的东西,但是真心希望以后刚刚接触这块的人能尽快进入状态。特地分享一些自己如何实现的过程。PID控制算法介绍与C程序实现
首先说说增量式PID的公式,这个关系到MCU算法公式的书写,实际上两个公式的写法是同一个公式变换来的,不同的是系数的差异。http://bbs.elecfans.com/jishu_484125_1_1.html

资料上比较多的是:


还有一种的算法是:


这里主要介绍第二种,具体会分析比例、积分、微分三个环节的作用。


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二、硬件部分
控制系统的控制对象是4个空心杯直流电机,电机带光电编码器,可以反馈转速大小的波形。电机驱动模块是普通的L298N模块。芯片:STM32F103ZET6

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三、软件部分
PWM输出:

TIM3,可以直接输出4路不同占空比的PWM波
PWM捕获:

STM32除TIM6、TIM7其余的都有捕获功能,本处使用TIM1、TIM2、TIM4、TIM5四个定时器捕获四个反馈信号
PID的采样和处理:

使用了基本定时器TIM6,溢出时间就是我的采样周期,理论上T越小效果会越好,这里我取20ms,依据控制对象吧,如果控制水温什么的采样周期会是几秒几分钟什么的。

上面的PWM输出和捕获关于定时器的设置都有例程,我这里是这样的:
TIM3输出四路PWM,在引脚 C 的 GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9输出
四路捕获分别是TIM4、TIM1、TIM2、TIM5 ,对应引脚是:  PB7、PE11、PB3、PA1
高级定时器tim1的初始化略不同,它的中断”名称“和通用定时器不同。具体的内容,请大家看一下我分享的代码就明白了。

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)

{  

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

        


        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  

//使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟使能

        

  GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3全映射 GPIOC-> 6,7,8,9                 //用于TIM3的CH2输出的PWM通过该LED显示


//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH1 CH2 CH3 CH4 的PWM脉冲波形

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //初始化GPIO

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出

        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

        GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

        GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9);

//默认电机使能端状态:不使能 


        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;

 //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 

//设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  这里是72分频,那么时钟频率就是1M 

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式

        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); 

//根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

        

        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1

        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能

        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值

        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高

        

        TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

        TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR1上的预装载寄存器


        TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

        TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR2上的预装载寄存器

        

        TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

        TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR3上的预装载寄存器

        

        TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

        TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR4上的预装载寄存器

        

        TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器


        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设

}


void TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)

{

  

        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure; //TIM的初始化结构体

        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置

        TIM_ICInitTypeDef  TIM4_ICInitStructure;                 //TIM4  PWM配置结构体

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                      //IO口配置结构体


        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);     //Open TIM4 clock

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //open gpioB clock


        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;             //GPIO 7

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;          //上拉输入

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);


        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 

//设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值  

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式

        TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); 

//根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位


       

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;                     

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);


  TIM4_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;                   

  TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;       

TIM4_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSe

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关键字:STM32  增量式  PID

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mcu/2018/ic-news100541472.html
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