使用芯片:STM32 F103 C8T6
今日继续我的二路平衡小车开发之路,今日编写的是二轮平衡小车的PID速度环,我准备了纸飞机串口助手软件来辅助测试调节PID。
本文主要贴代码,之前的文章都有原理,代码中相应初始化驱动部分也有注释~~
文章提供源码,解释以及工程下载,测试效果视频。
这里简单介绍一下PID算法是反馈调节的算法,只需输入期望值与传感器反馈值即可实现自动调节电机PWM控制速度始终在期望值附近,即:反馈小了就加占空比,反馈大了就减占空比,但却不是简单的加减运算。
原理之前写过,这里直接贴出文章连接:
PID输出反馈回路调控算法原理_NULL指向我的博客-CSDN博客
此处贴出函数,相关逻辑在之前的文章讲过:
MSP432自主开发笔记1:编码器测速_外部中断捕获法测速\测正反转_msp432编码器_NULL指向我的博客-CSDN博客
对于速度单位的理解与计算有各种各样,有喜欢算到 (cm/s) (m / s) (rad / second )等等,需要通过不同电机转速,需求来选定。
这里我是用的电机减速比比较大,扭矩与载重大,但因此转速就慢,因此我采用每25ms采样的脉冲数作为速度来比较,使速度环闭合。
//定时器3中断服务程序 (编码器捕获脉冲数)
void TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC1)) //通道1发生捕获事件
{
Wheel[2].CAPTURE++;
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1);} //每次进入中断都要清空中断标志,否则主函数将无法正常执行
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC2)) //通道2发生捕获事件
{Wheel[2].CAPTURE++;
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC2);} //每次进入中断都要清空中断标志,否则主函数将无法正常执行
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC3)) //通道3发生捕获事件
{Wheel[1].CAPTURE++;
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC3);} //每次进入中断都要清空中断标志,否则主函数将无法正常执行
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC4)) //通道4发生捕获事件
{Wheel[1].CAPTURE++;
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC4);} //每次进入中断都要清空中断标志,否则主函数将无法正常执行
}
void calculate_speed(void)
{
uint16_t tt;
tt=50;
if(SPEED_flag==1)
{
SPEED_flag=0;
Wheel[1].SPEED=Wheel[1].CAPTURE;
Wheel[2].SPEED=Wheel[2].CAPTURE;
// printf("V1=%d,V2=%d\r\n",Wheel[1].SPEED,Wheel[2].SPEED);
printf("P1=%d,P2=%d\r\n",Wheel[1].PWM_DIV,Wheel[2].PWM_DIV);
PRINT(plotter, "%d, %d, %d",Wheel[1].SPEED,Wheel[2].SPEED,tt);
PID_guide_peed(tt,tt);
set_wheels(Wheel[1].PWM_DIV,Wheel[2].PWM_DIV,1,1);
Wheel[1].CAPTURE=0; Wheel[2].CAPTURE=0;
}
}
参数需要自己调,玄学调参......
#include "PID.h"
PID_TYPE suduhuan1;
PID_TYPE suduhuan2;
//PID 1~4号轮设置期望速度
void PID_guide_peed(uint16_t w1,uint16_t w2)
{
Pid_increment_Cal(&suduhuan1,w1,Wheel[1].SPEED);
Pid_increment_Cal(&suduhuan2,w2,Wheel[2].SPEED);
Wheel[1].PWM_DIV=suduhuan1.OutPut;
Wheel[2].PWM_DIV=suduhuan2.OutPut;
}
PID_结构体 target_目标 measure_当前值
void Pid_increment_Cal(PID_TYPE *PID, int target, int measure)
{
PID->Error = target - measure; // 误差
PID->Pout = PID->P * (PID->Error - PID->PreError); // 比例控制
PID->Iout = PID->I * PID->Error; // 积分控制
PID->Dout = PID->D * (PID->Error - 2 * PID->PreError + PID->PrePreError); // 微分控制
// 比例 + 积分 + 微分总控制
if (PID->Iout > PID->Irang) // 积分限幅
PID->Iout = PID->Irang;
if (PID->Iout < -PID->Irang) // 积分限幅
PID->Iout = -PID->Irang;
PID->OutPut += PID->Pout + PID->Iout + PID->Dout;
PID->PrePreError = PID->PreError; // 记忆e(k-2)
PID->PreError = PID->Error; // 记忆e(k-1)
}
void PidParameter_init(void)
{
suduhuan1.P =38;
suduhuan1.I=18;
suduhuan1.D=0;
suduhuan1.PreError=0;
suduhuan1.PrePreError=0;
suduhuan1.Irang=12;
suduhuan1.OutPut=0;
suduhuan2.P =38;
suduhuan2.I=18;
suduhuan2.D=0;
suduhuan2.PreError=0;
suduhuan2.PrePreError=0;
suduhuan2.Irang=12;
suduhuan2.OutPut=0;
}
#ifndef _PID_H_
#define _PID_H_
#include "headfire.h"
typedef struct PID
{
int P; //参数
int I;
int D;
float Error; //比例项e(k)
float Integral; //积分项
int Differ; //微分项
int PreError; //e(k-1)
int PrePreError;//e(k-2)
float Ilimit;
float Irang;
int Pout;
int Iout;
int Dout;
int OutPut;
uint8_t Ilimit_flag; //积分分离
}PID_TYPE;
extern PID_TYPE suduhuan1;
extern PID_TYPE suduhuan2;
PID_结构体 target_目标 measure_当前值
void Pid_increment_Cal(PID_TYPE *PID, int target, int measure);
void PidParameter_init(void); //PID参数初始化
//PID 设置期望速度
void PID_guide_peed(uint16_t w1,uint16_t w2);
#endif