【HAL库每天一例】第116例：单轴25GA370直流电机位置式PID旋...

/* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/

//定义PID结构体

typedef struct 

{

  __IO int      SetPoint;                                 //设定目标 Desired Value

  __IO long     SumError;                                 //误差累计

  __IO double   Proportion;                               //比例常数 Proportional Const

  __IO double   Integral;                                 //积分常数 Integral Const

  __IO double   Derivative;                               //微分常数 Derivative Const

  __IO int      LastError;                                //Error[-1]

  __IO int      PrevError;                                //Error[-2]

}PID;



/* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/

/*************************************/

//定义PID相关宏

// 这三个参数设定对电机运行影响非常大

/*************************************/

#define  P_DATA      3.2                                 //P参数

#define  I_DATA      1.1                                //I参数

#define  D_DATA      -0.15                              //D参数





/* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/

__IO uint16_t time_count=0;        // 时间计数，每1ms增加一(与滴定时器频率有关)

__IO uint32_t CaptureNumber=0;     // 输入捕获数

__IO uint8_t  start_flag=0;

__IO double encoder_speed=0;

static PID sPID;

static PID *sptr = &sPID;



/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/

/* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/

void IncPIDInit(void);

int IncPIDCalc(int NextPoint);

unsigned int LocPIDCalc(int NextPoint);



/* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/





/**

  * 函数功能: 主函数.

  * 输入参数: 无

  * 返 回 值: 无

  * 说    明: 无

  */

int main(void)

{ 

  /* 复位所有外设，初始化Flash接口和系统滴答定时器 */

  HAL_Init();

  /* 配置系统时钟 */

  SystemClock_Config();



  KEY_GPIO_Init();

  MX_DEBUG_USART_Init();

  

  IncPIDInit();

  

  ENCODER_TIMx_Init(); 

  HAL_TIM_Base_Start(&htimx_ENCODER);  

  

  /* 高级控制定时器初始化并配置PWM输出功能 */

  L298N_TIMx_Init();

  /* 启动定时器 */

  HAL_TIM_Base_Start(&htimx_L298N);

  

  HAL_TIM_IC_Start_IT(&htimx_ENCODER,ENCODER_TIM_CHANNELx);

  

  /* 启动定时器通道和互补通道PWM输出 */

  L298N_DCMOTOR_Contrl(1,2,0);

  start_flag=1; 

  

  printf("增量式PID算法控制电机旋转\n");

  /* 无限循环 */

  while (1)

  {

    if(KEY1_StateRead()==KEY_DOWN)  // 增速

    {

      /* 设置目标速度 */

      sptr->SetPoint =50;    

    }

    if(KEY2_StateRead()==KEY_DOWN)  // 减速

    {

      /* 设置目标速度 */

      sptr->SetPoint =300;

    }    

  }

}



/**

  * 函数功能: 系统滴答定时器中断回调函数

  * 输入参数: 无

  * 返 回 值: 无

  * 说    明: 每发生一次滴答定时器中断进入该回调函数一次

  */

void HAL_SYSTICK_Callback(void)

{

  if(start_flag) // 等待脉冲输出后才开始计时

  {

    time_count++;         // 每1ms自动增一

    if(time_count==200)

    {

      __IO uint32_t count;

      __IO double cal;

      

      /* 得到编码器计数值，数值越大说明速度越大 */

      count=CaptureNumber; 

      CaptureNumber=0;    // 清零，从零开始计数

      

      /* 计数得到位置式PID的位置数值 */

      PWM_Duty=LocPIDCalc(count);      

      if(PWM_Duty>899)PWM_Duty=899;        

      

      // 11：编码器线数(转速一圈输出脉冲数)

      // 34：电机减数比，内部电机转动圈数与电机输出轴转动圈数比，即减速齿轮比      

      cal=sptr->SetPoint;

      printf("\n设定目标速度 -> 编码器在%ds时间计数%d个脉冲\n",time_count,sptr->SetPoint);      

      printf("                相当于实际目标速度为：%0.2f圈/s\n",cal*(1000/time_count)/11/34);

      

      cal=count;

      printf("当前电机速度-> 编码器在%ds时间计数%d个脉冲\n",time_count,count);

      printf("                相当于当前实际速度为：%0.2f圈/s\n",cal*(1000/time_count)/11/34);

      

      printf("设置新的占空比为：%d\n",PWM_Duty);

      

      L298N_DCMOTOR_Contrl(1,2,PWM_Duty); 

      time_count=0;      

    }

  }

}



/**

  * 函数功能: 定时器输入捕获中断回调函数

  * 输入参数: htim：定时器句柄

  * 返 回 值: 无

  * 说    明: 无

  */

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

  CaptureNumber++;

}





/**************PID参数初始化********************************/

void IncPIDInit(void) 

{

    sptr->LastError=0;            //Error[-1]

    sptr->PrevError=0;            //Error[-2]

    sptr->Proportion=P_DATA;      //比例常数 Proportional Const

    sptr->Integral=I_DATA;        //积分常数  Integral Const

    sptr->Derivative=D_DATA;      //微分常数 Derivative Const

    sptr->SetPoint=100;           //设定目标Desired Value

}

/********************增量式PID控制设计************************************/

int IncPIDCalc(int NextPoint) 

{

  int iError,iIncpid;                                 //当前误差

  iError=sptr->SetPoint-NextPoint;                    //增量计算

  iIncpid=(sptr->Proportion * iError)                 //E[k]项

              -(sptr->Integral * sptr->LastError)     //E[k-1]项

              +(sptr->Derivative * sptr->PrevError);  //E[k-2]项

              

  sptr->PrevError=sptr->LastError;                    //存储误差，用于下次计算

  sptr->LastError=iError;

  return(iIncpid);                                    //返回增量值

}



/********************位置式 PID 控制设计************************************/

unsigned int LocPIDCalc(int NextPoint)

{

  int iError,dError;

  iError = sptr->SetPoint - NextPoint; //偏差

  sptr->SumError += iError; //积分

  dError = iError - sptr->LastError; //微分

  sptr->LastError = iError;

  return(sptr->Proportion * iError //比例项

  + sptr->Integral * sptr->SumError //积分项

  + sptr->Derivative * dError); //微分项

}

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