【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形

从接触编码器到调出好康的PID波形


【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形
本文所用编程环境:STM32 Cube IDE 1.5.0

认识电机及编码器

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这种灰头土脸的直流减速电机应该是各大科创比赛上最常见的了。
它们采用的是增量式编码器,价格低廉。
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不论是光电编码器还是霍尔编码器,都会产生一对正交的脉冲信号来间接告诉我们电机状况。
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只要按照一定规则对这对正交信号解读,就能得到我们所需的信息。
幸运的是,许多微控制器都带有硬件解码电路,大大减弱了我们上手的难度。
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两个正交编码脉冲输入信号的两个边沿均被正交编码脉冲电路计数,因此由其产生的时钟频率是每个输入序列频率的4倍,这个时钟将作为计数器的时钟源信号。
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只需动动手指,就能让STM32得到电机转过的角度

首先选择你所用的芯片,本文所用的开发板是野火的指南者,STM32F103VET6
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输入工程名称后,将高速时钟的时钟源设为外部晶振。
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别忘了将debug选项与你的调试方法适配,如果用的是普通的U盘状ST-Link V2,选Serial Wire就行。
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在时钟树中,将系统时钟源锁相环倍频后的时钟信号,并将HCLK设为一个合理的值,按下回车,软件会自动计算各部分所需的分频系数、预定标系数。
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根据开发板引脚情况激活一个带有编码器模式的定时器,设定其装载值、使能自动重装载,并将编码器模式设为双通道模式,以实现4倍分辨率的提升。本文所用的编码器线数为13ppr,故当装载值设为13-1时可在溢出中断时得到整数的角度分化。
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使能所用定时器的中断。
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点击左上角的齿轮符号生成配置好的工程文件。
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在主函数中加入几行代码,以开始编码器工作模式。

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_ALL);	//编码器模式启动,写ALL为开始该定时器(TIMx)的通道1和通道2(编码器模式可自动计算)。使用编码器模式不用输入捕获
  HAL_TIM_Encoder_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_ALL);	//开启中断
  __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);   		//使能更新中断
  htim3.Instance->CNT = 0;
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

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

暂时只需将编码器电路的5V、GND、AB相接好。本文将A相接入PA6,B相接入PA7。
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把调试器接上后点击debug和继续图标开始调试。【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形
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在现场表达式窗口中,监看htim3.Instance->CNT的计数值,轻轻拨动码盘,
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可以发现,码盘每正向转动约1/4圈,计数值将从0至12循环变化。
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接下来就是将计数值转化为主轴转过的角度了
加入下列程序
其中void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)是弱定义修饰的函数,需要我们给出其实现。

/* USER CODE BEGIN 4 */

int Angle = 0;
int Target_Angle = 180;
const int Step_Angle = 360/4/30;	//每两次计数器溢出中断时,主轴转过的角度�??
int Turns = 0;
void Motor_Get_Angle(TIM_HandleTypeDef *htim)	//放到HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)中
{
	if(htim == &htim3)
	{
		if((htim->Instance->CR1 & 0x0010)>>4)	//查询相应控制寄存器的第4位以判断转向
			Angle -= Step_Angle;
		else
			Angle += Step_Angle;
		if(Angle>=360)
		{
			Angle -=360;
			++Turns;
		}
		else if(Angle<0)
		{
			Angle += 360;
			--Turns;
		}
	}
}

/**
  * @brief  Period elapsed callback in non-blocking mode
  * @param  htim TIM handle
  * @retval None
  */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	Motor_Get_Angle(htim);
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
	UNUSED(htim);

  /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file
   */
}

/* USER CODE END 4 */

本文中所用的电机减速比为30,电机机身上也写着30F,故码盘每转动30圈,主轴转动1圈。
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又由于我们采用正交编码电路解码,分辨率提高了4倍,因此每两次同向溢出间的步进角度
Step_Angle = 360/4/30 = 3°
通过查阅手册得知,我们可以通过查询相应控制寄存器的第4位以判断转向。
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再次进入debug,将Angle加入监看,转动主轴,可以发现主轴的角度成功地解读出来了。
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使能串口1
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加入下列代码重定向以使用printf函数。

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
TIM_HandleTypeDef htim3;

UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN PV */
#include <stdio.h>

#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);

	return ch;
}
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

在main的while循环中加入下列代码,就可以通过串口在上位机上显示角度。

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	  extern int Angle;
	  printf("%d\r\n", Angle);
	  HAL_Delay(10);
    /* USER CODE END WHILE */

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

本文所用的上位机是VOFA+,绘图很方便。
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在控件页面中拖入一个波形图控件
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在协议与连接模块中,配置串口信息,点击左上角的小圆点连接,之后在波形图中将数据加入y轴。
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转转主轴,按下右下角的Auto键,拖动下方的滚动条设置窗口,就能得到编码器返回的波形
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让电机转起来

单片机的IO口一般所能输出的是0~3.3/5V的数字离散信号。
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因此如果我们人为地控制输出信号中的高电平和低电平比例,就能产生平均电压可控的控制信号。
文本所用的驱动模块是经典的L298N,当输入的两路控制信号不同时,输出也不同。当输入为TTL高电平,对应的输出便是高驱动能力的工作电压,可以将L298N视为一个电平转换器,将0~3.3/5V的TTL信号转变为0—12V的驱动信号。
若输入1,0的控制信号,则输出的两路间的电压差为12V,反之输入0,1的控制信号,输出的两路间的电压差就为-12V,从而实现控制电机的正反转。
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根据开发板选择定时器产生PWM波形:设置定时器时钟源为内部时钟,使能要用的通道,设置预分频系数和重装载值并使能自动重装载。

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由于定时器时钟均为72MHz,故当预分频系数设为72-1,重装载值设为1000-1,就可得到72M/72/1000=1000Hz的PWM信号,分辨率为1000。
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本文中,将PC6、PC7接入L298N的输入端,输出端接入电机线+、电机线-,将开发板与L298N共地。
在主循环前加入下列代码,就能产生占空比为50%的控制信号令电机转动。

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_2);
  __HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_1, 500);
  __HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_2, 0);

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认识PID控制

PID控制是一种负反馈控制
PID调节器是一种线性调节器,这种调节器是将设定值r和实际输出值y进行比较,构成控制偏差:e=r-y,并将其比例、积分和微分通过线性组合构成控制量。如图:
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在实际应用中,根据对象的特性和控制要求,也可灵活地改变其结构,取其中一部分环节构成控制规律,例如P,PI,PD等。

①比例调节器

最简单的一种调节器
控制规律:
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其中,Kp为比例系数,U0是控制量的基准,也就是当误差e(t)=0时的控制作用(比如阀门的起始开度、基准的信号等
特点:有差调节,只要偏差出现,就能及时地产生与之成比例的调节作用,具有调节及时的特点。
偏差e的大小,受比例系数的影响。
比例作用:迅速反应误差,加大比例系数,可以减小静差,但不能消除稳态误差,过大容易引起不稳定。
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阶跃响应特性曲线

②积分调节

所谓积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用
控制规律:
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其中,S0为积分速度。
特点:①无差调节;
   ②稳定性变差:积分引入了-90度相角。
积分作用:消除静差,积分作用太强容易引起超调,甚至出现振荡。
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积分作用响应曲线

③微分调节

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微分作用:减小超调,克服振荡,提高稳定性,改善系统动态特性。
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微分作用响应曲线

④比例积分微分调节

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比例控制能迅速反应误差,偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,从而减小误差,但比例控制不能消除稳态误差,KP的加大,会引起系统的不稳定;
积分控制主要用于消除静差,提高系统的无差度。只要系统存在误差,积分控制作用就不断地积累,输出控制量以消除误差,因而,只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差,积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡;
微分环节能反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,加快系统的动态响应速度,减小调整时间,同时可以减小超调量,克服振荡,使系统的稳定性提高从而改善系统的动态性能。

优点

  1. 技术成熟。 P、I、D三个参数的优化配置, 兼顾了动态过程的现在、过去与将来的信息,使动态过程快速、平稳和准确
  2. 算法简单,易被人们熟悉和掌握
  3. 不需要建立对象数学模型
  4. 控制效果好
  5. 适应性好,鲁棒性强

数字PID调节器

用数值逼近的方法实现PID控制规律。
数值逼近的方法:当采样周期相当短时,用求和代替积分、用后向差分代替微分,使模拟PID离散化为差分方程。

(1)数字PID位置型控制算法

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可得:
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位置型控制算法提供执行机构的位置u(k),比如阀门的开度。

(2)数字PID增量型控制算法

根据位置型控制算法写出u(k-1):
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u(k)- u(k-1)可得:
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增量型控制算法提供执行机构的增量△ u(k),比如步进电机的步数。
在控制系统中:
①如执行机构采用调节阀,则控制量对应阀门的开度,表征了执行机构的位置,此时控制器应采用数字PID位置式控制算法;
②如执行机构采用步进电机,每个采样周期,控制器输出的控制量,是相对于上次控制量的增加,此时控制器应采用数字PID增量式控制算法;
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增量式控制算法的优点:
(1)增量算法不需要做累加,控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关,计算误差或计算精度问题,对控制量的计算影响较小。而位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大的累加误差。
(2)增量式算法得出的是控制量的增量,例如阀门控制中只输出阀门开度的变化部分,误动作影响小,必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出,不会严重影响系统的工作。而位置算法的输出是控制量的全量输出,误动作影响大。
(3)采用增量算法,易于实现手动到自动的无冲击切换。
增量式PID控制算法与位置式PID控制算法相比,有下列缺点:
(1) 积分截断效应大,有静态误差;
(2) 溢出的影响大。

PID控制器代码

取自大疆Robomaster 开发板C例程。
源文件:

/**
  ****************************(C) COPYRIGHT 2019 DJI****************************
  * @file       pid.c/h
  * @brief      pid实现函数,包括初始化,PID计算函数,
  * @note
  * @history
  *  Version    Date            Author          Modification
  *  V1.0.0     Dec-26-2018     RM              1. 完成
  *
  @verbatim
  ==============================================================================

  ==============================================================================
  @endverbatim
  ****************************(C) COPYRIGHT 2019 DJI****************************
  */

#include "../PID/PID.h"

#include "main.h"

#define LimitMax(input, max)   \
    {                          \
        if (input > max)       \
        {                      \
            input = max;       \
        }                      \
        else if (input < -max) \
        {                      \
            input = -max;      \
        }                      \
    }

/**
  * @brief          pid struct data init
  * @param[out]     pid: PID struct data point
  * @param[in]      mode: PID_POSITION: normal pid
  *                 PID_DELTA: delta pid
  * @param[in]      PID: 0: kp, 1: ki, 2:kd
  * @param[in]      max_out: pid max out
  * @param[in]      max_iout: pid max iout
  * @retval         none
  */
/**
  * @brief          pid struct data init
  * @param[out]     pid: PID结构数据指针
  * @param[in]      mode: PID_POSITION:普通PID
  *                 PID_DELTA: 差分PID
  * @param[in]      PID: 0: kp, 1: ki, 2:kd
  * @param[in]      max_out: pid最大输出
  * @param[in]      max_iout: pid最大积分输出
  * @retval         none
  */
void PID_init(pid_type_def *pid, uint8_t mode, const fp32 PID[3], fp32 max_out, fp32 max_iout)
{
    if (pid == NULL || PID == NULL)
    {
        return;
    }
    pid->mode = mode;
    pid->Kp = PID[0];
    pid->Ki = PID[1];
    pid->Kd = PID[2];
    pid->max_out = max_out;
    pid->max_iout = max_iout;
    pid->Dbuf[0] = pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[2] = 0.0f;
    pid->error[0] = pid->error[1] = pid->error[2] = pid->Pout = pid->Iout = pid->Dout = pid->out = 0.0f;
}

/**
  * @brief          pid calculate
  * @param[out]     pid: PID struct data point
  * @param[in]      ref: feedback data
  * @param[in]      set: set point
  * @retval         pid out
  */
/**
  * @brief          pid计算
  * @param[out]     pid: PID结构数据指针
  * @param[in]      ref: 反馈数据
  * @param[in]      set: 设定值
  * @retval         pid输出
  */
fp32 PID_calc(pid_type_def *pid, fp32 ref, fp32 set)
{
    if (pid == NULL)
    {
        return 0.0f;
    }

    pid->error[2] = pid->error[1];
    pid->error[1] = pid->error[0];
    pid->set = set;
    pid->fdb = ref;
    pid->error[0] = set - ref;
    if (pid->mode == PID_POSITION)
    {
        pid->Pout = pid->Kp * pid->error[0];
        pid->Iout += pid->Ki * pid->error[0];
        pid->Dbuf[2] = pid->Dbuf[1];
        pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[0];
        pid->Dbuf[0] = (pid->error[0] - pid->error[1]);
        pid->Dout = pid->Kd * pid->Dbuf[0];
        LimitMax(pid->Iout, pid->max_iout);
        pid->out = pid->Pout + pid->Iout + pid->Dout;
        LimitMax(pid->out, pid->max_out);
    }
    else if (pid->mode == PID_DELTA)
    {
        pid->Pout = pid->Kp * (pid->error[0] - pid->error[1]);
        pid->Iout = pid->Ki * pid->error[0];
        pid->Dbuf[2] = pid->Dbuf[1];
        pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[0];
        pid->Dbuf[0] = (pid->error[0] - 2.0f * pid->error[1] + pid->error[2]);
        pid->Dout = pid->Kd * pid->Dbuf[0];
        pid->out += pid->Pout + pid->Iout + pid->Dout;
        LimitMax(pid->out, pid->max_out);
    }
    return pid->out;
}

/**
  * @brief          pid out clear
  * @param[out]     pid: PID struct data point
  * @retval         none
  */
/**
  * @brief          pid 输出清除
  * @param[out]     pid: PID结构数据指针
  * @retval         none
  */
void PID_clear(pid_type_def *pid)
{
    if (pid == NULL)
    {
        return;
    }

    pid->error[0] = pid->error[1] = pid->error[2] = 0.0f;
    pid->Dbuf[0] = pid->Dbuf[1] = pid->Dbuf[2] = 0.0f;
    pid->out = pid->Pout = pid->Iout = pid->Dout = 0.0f;
    pid->fdb = pid->set = 0.0f;
}

头文件:

/**
  ****************************(C) COPYRIGHT 2016 DJI****************************
  * @file       pid.c/h
  * @brief      pid实现函数,包括初始化,PID计算函数,
  * @note
  * @history
  *  Version    Date            Author          Modification
  *  V1.0.0     Dec-26-2018     RM              1. 完成
  *
  @verbatim
  ==============================================================================

  ==============================================================================
  @endverbatim
  ****************************(C) COPYRIGHT 2016 DJI****************************
  */
#ifndef PID_H
#define PID_H

#include "main.h"

typedef float fp32;
typedef double fp64;

enum PID_MODE
{
    PID_POSITION = 0,
    PID_DELTA
};

typedef struct
{
    uint8_t mode;
    //PID 三参数
    fp32 Kp;
    fp32 Ki;
    fp32 Kd;

    fp32 max_out;  //最大输出
    fp32 max_iout; //最大积分输出

    fp32 set;
    fp32 fdb;

    fp32 out;
    fp32 Pout;
    fp32 Iout;
    fp32 Dout;
    fp32 Dbuf[3];  //微分项 0最新 1上一次 2上上次
    fp32 error[3]; //误差项 0最新 1上一次 2上上次

} pid_type_def;
/**
  * @brief          pid struct data init
  * @param[out]     pid: PID struct data point
  * @param[in]      mode: PID_POSITION: normal pid
  *                 PID_DELTA: delta pid
  * @param[in]      PID: 0: kp, 1: ki, 2:kd
  * @param[in]      max_out: pid max out
  * @param[in]      max_iout: pid max iout
  * @retval         none
  */
/**
  * @brief          pid struct data init
  * @param[out]     pid: PID结构数据指针
  * @param[in]      mode: PID_POSITION:普通PID
  *                 PID_DELTA: 差分PID
  * @param[in]      PID: 0: kp, 1: ki, 2:kd
  * @param[in]      max_out: pid最大输出
  * @param[in]      max_iout: pid最大积分输出
  * @retval         none
  */
extern void PID_init(pid_type_def *pid, uint8_t mode, const fp32 PID[3], fp32 max_out, fp32 max_iout);

/**
  * @brief          pid calculate
  * @param[out]     pid: PID struct data point
  * @param[in]      ref: feedback data
  * @param[in]      set: set point
  * @retval         pid out
  */
/**
  * @brief          pid计算
  * @param[out]     pid: PID结构数据指针
  * @param[in]      ref: 反馈数据
  * @param[in]      set: 设定值
  * @retval         pid输出
  */
extern fp32 PID_calc(pid_type_def *pid, fp32 ref, fp32 set);

/**
  * @brief          pid out clear
  * @param[out]     pid: PID struct data point
  * @retval         none
  */
/**
  * @brief          pid 输出清除
  * @param[out]     pid: PID结构数据指针
  * @retval         none
  */
extern void PID_clear(pid_type_def *pid);

#endif

PID_Init 函数的功能为设置 PID 控制器的模式,各项系数,最大输出值和积分上限,最后将
PID 控制器的输入和输出均初始化为 0。
而计算 PID 使用的 PID_calc 函数则首先区分 PID 的模式是位置式还是增量式,位置式则使
用公式
【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形
增量式则使用公式:
【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形

在程序中加入PID控制

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "../PID/PID.h"
#include <math.h>

#define Motor_KP	0
#define Motor_KI	0
#define Motor_KD	0

pid_type_def Motor_PID;
const static fp32 motor_pid[3]	= {Motor_KP, Motor_KI, Motor_KD};
/* USER CODE END Includes */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim8, TIM_CHANNEL_2);

  PID_init(&Motor_PID, PID_POSITION, motor_pid, 1000, 1000);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	extern int Angle;
	extern int Target_Angle;
	PID_calc(&Motor_PID, Angle, Target_Angle);
	if(Motor_PID.out > 0)
	{
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_1, Motor_PID.out);	
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_2, 0);
	}
	else
	{
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_1, 0);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_2, -Motor_PID.out);
	}
	printf("%d,%d\r\n", Angle, Target_Angle);
	HAL_Delay(10);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

进入debug模式监看Target_Angle及Motor_PID结构体
【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形
回到VOFA+中,将Target_Angle加入波形图
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凑试法整定PID参数

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根据Kp,i,d对控制过程的影响趋势,参数整定采用先比例,后积分,再微分的整定步骤。
①首先整定比例部分,系数由小变大,得到反应快,超调小的响应曲线。如果系统已满足静差要求,则直接使用比例即可。
比例项 Kp 过小时,PID 控制器的反应速度较慢且存在静差。静差是指控制器的最终输出保
持为一个和期望值存在一定误差的值,引发静差的原因时由于比例控制的输出和误差成线性
关系,如果当误差值减小时,比例控制器的输出值同样会减少,导致比例控制器不可能达到
和期望值完全相同,即误差值为零的情况,因为如果误差值为零则比例控制器的输出也会为

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直接在监看表达式中修改Kp的值
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慢慢增大Kp并修改Target_Angle以观察响应曲线。
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②比例调节系统静差不能满足要求时加入积分环节。所要达到的目的:消除静差效果好。

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③经上两步后,动态过程仍不能令人满意时,可加d环节,d由小到大变化。 先取d为零,逐步增大d,同时改变比例参数和积分时间,直到系统得到好的动态性能和效果。
【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形

【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形
我们发现,加入微分环节后,超调量得到了一定程度的抑制,控制但效果仍不理想,这是积分环节造成的。

两个改进PID控制器的技巧

积分控制主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡。

积分分离

-改进原因:在过程的启动、结束或大幅度增减设定值时,短时间内系统输出有很大的偏差,会造成PID运算的积分积累。由于系统的惯性和滞后,在积分累积项的作用下,往往会产生较大的超调和长时间的波动。特别对于温度、成份等变化缓慢的过程,这一现象更为严重。
-改进思路:当被控量和给定值偏差大时,取消积分控制,以免超调量过大;当被控量和给定值接近时,积分控制投入,消除静差。
-改进方法:
当 |e(k)|> β时,采用PD控制;
当 |e(k)|< β时,采用PID控制。
对于积分分离,应该根据具体对象及控制要求合理的选择阈值β
积分分离阈值β的确定:
β过大,达不到积分分离的目的; β过小,则一旦被控量y(t)无法跳出各积分分离区,只进行PD控制,将会出现残差。
【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形

  while (1)
  {
	extern int Angle;
	extern int Target_Angle;

	if(fabs(Target_Angle-Angle)>15)
	{
		Motor_PID.Ki = 0;
		Motor_PID.Iout = 0;
	}
	else
		Motor_PID.Ki = Motor_KI;
	PID_calc(&Motor_PID, Angle, Target_Angle);
	if(Motor_PID.out > 0)
	{
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_1, Motor_PID.out);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_2, 0);
	}
	else
	{
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_1, 0);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_2, -Motor_PID.out);
	}
	printf("%d,%d\r\n", Angle, Target_Angle);
	HAL_Delay(10);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

加入积分分离后再调节,就很容易得到控制效果不错的波形了
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加入死区

-改进原因:在精度不高的场合,为了避免控制动作过于频繁,以消除由于频繁动作所引起的振荡和能量消耗,有时采用带有死区的PID控制系统。
【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形
【电赛PID半天入门】从接触编码器到调出好康的PID波形
由于本实验中所测电机角度分辨率为3°,为避免当误差较小时频繁动作,加入死区。

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	extern int Angle;
	extern int Target_Angle;

	if(fabs(Target_Angle-Angle)>15)
	{
		Motor_PID.Ki = 0;
		Motor_PID.Iout = 0;
		PID_calc(&Motor_PID, Angle, Target_Angle);
	}
	else if(fabs(Target_Angle-Angle)<3)
	{
		PID_calc(&Motor_PID, Angle, Angle);
	}
	else
	{
		Motor_PID.Ki = Motor_KI;
		PID_calc(&Motor_PID, Angle, Target_Angle);
	}
	if(Motor_PID.out > 0)
	{
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_1, Motor_PID.out);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_2, 0);
	}
	else
	{
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_1, 0);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim8, TIM_CHANNEL_2, -Motor_PID.out);
	}
	printf("%d,%d\r\n", Angle, Target_Angle);
	HAL_Delay(10);
    /* USER CODE END WHILE */

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

别忘了把调好的参数写回去

#define Motor_KP	15
#define Motor_KI	0.2
#define Motor_KD	75
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