4.2核心代码
/**************************************************************************
函数功能：增量PI控制器
入口参数：编码器测量值，目标速度
返回值：电机PWM
根据增量式离散PID公式
pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]
e(k)代表本次偏差
e(k-1)代表上一次的偏差以此类推
pwm代表增量输出
在我们的速度控制闭环系统里面，只使用PI控制
pwm+=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)
**************************************************************************/
int Incremental_PI (int Encoder,int Target)
{
float Kp=20,Ki=30;
static int Bias,Pwm,Last_bias; //相关内部变量的定义。
Bias=Encoder-Target;//求出速度偏差，由测量值减去目标值。
Pwm+=Kp*(Bias-Last_bias)+Ki*Bias; //使用增量 PI 控制器求出电机 PWM。
Last_bias=Bias; //保存上一次偏差
return Pwm; //增量输出
}复制代码
这里可以看到使用的是增量式比例积分控制器，Kp和Ki的值在函数中临时设置，完全按照公式编写，简单易懂。
4.3定时控制
int Target_velocity=50;//设定速度控制的目标速度为50个脉冲每10ms
int TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM3->SR&0X0001)//10ms定时中断
{
TIM3->SR&=~(1<<0); //===清除定时器1中断标志位
Encoder=Read_Encoder(2); //===读取编码器的值，M法测速，输出为每10ms的脉冲数
Led_Flash(100); //===LED闪烁;指示单片机正常运行
Moto1=Incremental_PI(Encoder,Target_velocity); //===速度PI控制器
Xianfu_Pwm(); //===PWM限幅
Set_Pwm(Moto1); //===赋值给PWM寄存器
}
return 0;
}复制代码
这里控制周期设定的是每10ms控制一次，设置在10ms的中断中进行，得到控制量后，在经过简单的赋值和去绝对值来输出给驱动的PWM控制器。
4.4其他代码
/**************************************************************************
函数功能：赋值给PWM寄存器
入口参数：PWM
返回值：无
**************************************************************************/
void Set_Pwm(int moto1)
{
if(moto1>0) AIN2=1, AIN1=0;
else AIN2=0, AIN1=1;
PWMA=myabs(moto1);
}
/**************************************************************************
函数功能：限制PWM赋值
入口参数：无
返回值：无
**************************************************************************/
void Xianfu_Pwm(void)
{
int Amplitude=7100; //===PWM满幅是7200 限制在7100
if(Moto1
if(Moto1>Amplitude)Moto1=Amplitude;
}
/**************************************************************************
函数功能：绝对值函数
入口参数：int
返回值：unsigned int
**************************************************************************/
int myabs(int a)
{
int temp;
if(a<0)temp=-a;
else temp=a;
return temp;
}复制代码
主函数
int main(void)
{
Stm32_clock_Init(9); //系统时钟设置
...
MiniBalance_PWM_Init(7199,0); //=====初始化PWM 10KHZ 高频可以防止电机低频时的尖叫声
Encoder_Init_TIM2(); //初始化编码器
Timer3_Init(99,7199); //=====10MS进一次中断服务函数，中断服务函数在control.c
while(1);
}复制代码
5、电机位置闭环控制位置闭环控制就是根据编码器的脉冲累加测量电机的位置信息，并与目标值进行比较，得到控制偏差，然后通过对偏差的比例、积分、微分进行控制，使偏差趋向于零的过程。
5.1核心代码
/**************************************************************************
函数功能：位置式PID控制器
入口参数：编码器测量位置信息，目标位置
返回值：电机PWM
根据位置式离散PID公式
pwm=Kp*e(k)+Ki*∑e(k)+Kd[e(k)-e(k-1)]
e(k)代表本次偏差
e(k-1)代表上一次的偏差
∑e(k)代表e(k)以及之前的偏差的累积和;其中k为1,2,,k;
pwm代表输出
**************************************************************************/
int Position_PID (int Encoder,int Target)
{
float Position_KP=80,Position_KI=0.1,Position_KD=500;
static float Bias,Pwm,Integral_bias,Last_Bias;
Bias=Encoder-Target; //求出速度偏差，由测量值减去目标值。
Integral_bias+=Bias; //求出偏差的积分
Pwm=Position_KP*Bias+Position_KI*Integral_bias+Position_KD*(Bias-Last_Bias); //位置式PID控制器
Last_Bias=Bias; //保存上一次偏差
return Pwm;//增量输出
}复制代码
这里采用稍微复杂一点的PID控制，相比之前的速度控制多了个微分环节，但是由于是位置式控制，所以代码较为简单，容易理解。
5.2控制中断函数
int Target_position=11000; //初始值是10000，目标值是11000
int TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM3->SR&0X0001)//10ms定时中断
{
TIM3->SR&=~(1<<0); //===清除定时器1中断标志位
Encoder=Read_Encoder(2); //===读取编码器的位置数据 初始值是10000
Led_Flash(100);//===LED闪烁;指示单片机正常运行
Moto1=Position_PID(Encoder,Target_position); //===位置PID控制器
Xianfu_Pwm();//===PWM限幅
Set_Pwm(Moto1); //===赋值给PWM寄存器
}
return 0;
}复制代码
其他代码和上面类似
6.参数整定
首先我们需要明确我们的控制目标，也就是满足控制系统的 3 个要求：
稳定性
快速性
准确性
具体的评估指标有最大超调量、上升时间、静差等。
最大超调量是响应曲线的最大峰值与稳态值的差，是评估系统稳定性的一个重要指标；上升时间是指响应曲线从原始工作状态出发，第一次到达输出稳态值所需的时间，是评估系统快速性的一个重要指标；静差是被控量的稳定值与给定值之差，一般用于衡量系统的准确性，具体可以参考前文的讲解。
在实践生产工程中，不同的控制系统对控制器效果的要求不一样。比如平衡车、倒立摆对系统的快速性要求很高，响应太慢会导致系统失控。智能家居里面的门窗自动开合系统，对快速性要求就不高，但是对稳定性和准确性的要求就很高，所以需要严格控制系统的超调量和静差。所以 PID 参数在不同的控制系统中是不一样的。只要我们理解了每个 PID 参数的作用，我们就可以应对工程中的各种项目的 PID 参数整定了。
一般而言，一个控制系统的控制难度，一般取决于系统的转动惯量和对响应速度的要求等。转动惯量越小、对响应速度要求越低，PID 参数就越不敏感。比如现在我们控制电机转 90°，需要严格控制超调量、和静差。但是对响应速度无要求。因为电机处于轻载的情况下，转动惯量很小，这是一个很容易完成的工作。根据上面的理论分析和实践，因为响应速度无要求，一般 P 应该给小一点，然后加大系统的阻尼防止超调，也就是 D 参数尽量大，另外因为 P 值较小，应该加入I 控制减小静差。
7.总结
调试装置的过程中会遇到各种各样的问题，硬件随外界环境会不断的出现变化，会干扰我们的调试以及运行结果。整定出能适应各种环境的参数，必须对每个环境都加以测试，综合得出最合适的参数。所以在图形化的调试整定过程能够快速直观的得出结论。
转自网络_zero.
