代码收藏家技术教程 2023-04-15

stm32用pid控制编码电机

stm32硬件PID控制编码电机

stm32的定时器具有读取正交编码器的功能(所谓正交，就是波形相位互余的一对信号)，其具体配置在之前的博客中我已经封装过函数了，没看过的朋友可以点击这里，位置式PID的封装函数也写过了，在这里。本文将以这些代码为例子，来写一个控制编码电机的代码。

首先，给出控制电机的代码，原理很简单，就是输出比较而已。

GuiStar_Motor.h:

#ifndef __GUISTAR_MOTOR_H__
#define __GUISTAR_MOTOR_H__

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "GuiStar_TIM.h"
#include "IO.h"

//电机的PWM选择TIM2通道1(A0)，电机的正负极如下：
#define INA				PAout(1)
#define INA_Port 		GPIOA
#define INA_Pin  		GPIO_Pin_1

#define INB				PAout(2)
#define INB_Port 		GPIOA
#define INB_Pin  		GPIO_Pin_2

void GuiStar_Motor_Init(void);
void GuiStar_Motor_SetSpeed(int Speed);

#endif

GuiStar_Motor.c:

#include "GuiStar_Motor.h"

/**
  * @brief  电机初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void GuiStar_Motor_Init(void)
{
	IO_Init(INA_Port,INA_Pin,GPIO_Mode_Out_PP);
	IO_Init(INB_Port,INB_Pin,GPIO_Mode_Out_PP);
	Encoder_Init(TIM3);
	GuiStar_PWM_Init(TIM2,1,1,7200,0);
}

/**
  * @brief  设置电机速度
  * @param  Speed 电机速度，范围-7200~7200，正数正转，负数反转
  * @retval 无
  */
void GuiStar_Motor_SetSpeed(int Speed)
{
	if(Speed>0)
	{
		INA=1;
		INB=0;
		TIM_SetCompare1(TIM2,Speed);
	}
	else if(Speed==0)
	{
		INA=0;
		INB=0;
		TIM_SetCompare1(TIM2,0);
	}
	else if(Speed<0)
	{
		INA=0;
		INB=1;
		TIM_SetCompare1(TIM2,-Speed);
	}
}

接下来是重点，PID控制的.c和.h文件：

GuiStar_Control.h：

#ifndef __GUISTAR_CONTROL_H__
#define __GUISTAR_CONTROL_H__

#include "GuiStar_TIM.h"
#include "GuiStar_Motor.h"
#include "GuiStar_PID.h"

//PID调参宏
#define GuiStar_P 0
#define GuiStar_I 0
#define GuiStar_D 0

void GuiStar_StartControl(void);//启动PID控制
void GuiStar_SetEncoderSpeed(int Encoder_Speed_Value);//设置编码电机的预期值

#endif

GuiStar_Control.c:

#include "GuiStar_Control.h"

void GuiStar_PID_Control_IRQHandler(void);//PID中断函数声明
GuiStar_PIDTypedef GuiStar_PID;//PID调参结构体声明
int PWM_Speed=0;//电机的PWM数值(是GuiStar_Motor_SetSpeed的实参)
int Task_Encoder_Speed=0;//电机的编码器预期速度，范围-200~200


/**
  * @brief  (1)开启定时器中断，每隔10mspid控制一次电机
			(2)设置TIM4中断函数为PID中断函数
			(3)PID调参
  * @param 	
  * @retval 
  */
void GuiStar_StartControl(void)
{
	GuiStar_TIM(TIM4,7200,100,1,1);//设置TIM410ms中断
	GuiStar_TIM_SetTIM4IRQHandler(GuiStar_PID_Control_IRQHandler);//设置TIM4中断函数为PID_Control_IRQHandler
	GuiStar_Motor_Init();//电机初始化
	
	//PID参数设置
	GuiStar_PID.KP=GuiStar_P;
	GuiStar_PID.KI=GuiStar_I;
	GuiStar_PID.KD=GuiStar_D;
}

/**
  * @brief  设置本文件中的Task_Encoder_Speed变量(它是编码器速度的目标值)
  * @param  Encoder_Speed_Value 取值范围-200~200
  * @retval 无
  */
void GuiStar_SetEncoderSpeed(int Encoder_Speed_Value)
{
	Task_Encoder_Speed=Encoder_Speed_Value;
}

/**
  * @brief  读取CNT此时的值，并清零CNT，此函数将在10ms中断函数中调用，则
			它的值表示10ms内编码器的总次数，是反应速度大小的量
  * @param  无
  * @retval 编码器此时的值
  */
static int16_t GuiStar_GetMotor_Encoder_Speed(void)
{
	return Encoder_GetSpeed(TIM3);
}

/**
  * @brief  限幅PWM_Speed的值在合理的范围(-7200~7200)
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void GuiStar_Limit_PWM_Speed()
{
	if(PWM_Speed<-7200) PWM_Speed=-7200;
	else if(PWM_Speed>7200) PWM_Speed=7200;
}

/**
  * @brief  PID10ms中断函数，计算出本次控制应该输出的Speed变量,将变量限幅之后，以此变量来控制电机
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void GuiStar_PID_Control_IRQHandler(void)
{
	PWM_Speed=GuiStar_P_PID1(GuiStar_GetMotor_Encoder_Speed(), Task_Encoder_Speed, &GuiStar_PID);//PID控制
	GuiStar_Limit_PWM_Speed();//速度限幅
	GuiStar_Motor_SetSpeed(PWM_Speed);//按本次的控制结果控制电机
}

PID控制总结：