直流电机闭环PID控制

PID

P—比例控制系统的响应快速性，快速作用于输出，好比"现在"（现在就起作用，快），I—积分控制系统的准确性，消除过去的累积误差，好比"过去"（清除过去积怨，回到准确轨道），D—微分控制系统的稳定性，具有超前控制作用，好比"未来"（放眼未来，未雨绸缪，稳定才能发展）。当然这个结论也不可一概而论，只是想让初学者更加快速的理解PID的作用。（注1）

资料有很多，可参考

1，https://blog.csdn.net/tingfenghanlei/article/details/85028677

2，https://zh.wikipedia.org/wiki/PID%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%99%A8

理论看着很晦涩，敲写代码发现很常规。积分微分只是出来吓人的。注意Kp等参数根据负载特性调节。此代码示例为基础实现，也可增加滤波器优化。

 int32_t sp=0,pv=0,pv_1=0,e=0,e_i=0,e_d = 0,out=0;
  /* tune according to load characteristics */
  float Kp = 20.0;
  float Ki = 0.01;
  float Kd = 10.0;
  sp = 10000;

  while (1)
  {
	 //error
	 pv=TIM2->CNT;
	 e = sp - pv;
	 //derivative = e - e_i,in case sp changes,use pv
	 e_d = pv_1 - pv;
	 //Integral when error within threshold
	 if(e < Integral_TH && e > (-1 * Integral_TH)){
		 e_i += e;
	 }
	 if(e_i >  Integral_HIGH ){
		 e_i = Integral_HIGH;
	 }
	 else if(e_i < (-1 * Integral_HIGH)){
		 e_i = -1 * Integral_HIGH;
	 }
	 if(e == 0){
		 e_i = 0;
	 }

	 //PID
	 out = (int32_t)(Kp * e + Ki  * e_i + Kd * e_d);
	 pv_1 = pv;

	 if(out > PWM_PERIOD ){
		 out = PWM_PERIOD + 1;
	 }
	 else if(out < PWM_LOW && out > 0){
		 out = PWM_LOW;
	 }
	 else if(out < (-1 * PWM_PERIOD)){
		 out = -1 * PWM_PERIOD - 1;
	 }
	 else if(out >(-1 * PWM_LOW)  && out < 0){
		 out = -1 * PWM_LOW;
	 }
	 //out to pwm
	 if(out >= 0){
		 TIM3->CCR1 = 0;
		 TIM3->CCR2 =  out;
	 }
	 else{
		 TIM3->CCR1 = -1 * out;
		 TIM3->CCR2 = 0;
	 }

//	 printf("OUT:%d|PV:%d|e:%d|e_i:%d\r\n",out,pv,e,e_i);

	 HAL_Delay(1);

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

此篇是基于直流电机增加编码器实现闭环控制，类似的场景还有闭环步进电机（mechaduino），参见https://github.com/jcchurch13/Mechaduino-Firmware。

本文地址：https://blog.csdn.net/zh0umu/article/details/107911138