增量式PID的stm32实现,整定过程

【分享】增量式PID的stm32实现，整定过程
1
感谢大家最近的帮忙，让我顺利做完增量PID功能，虽然PID不是什么牛逼的东西，但是真心希望以后刚刚接触这块的人能尽快进入状态。

也下面我分享一下近期的这些工作吧。

欢迎大家批评指点~
首先说说增量式PID的公式，这个关系到MCU算法公式的书写，实际上两个公式的写法是同一个公式变换来得，不同的是系数的差异。

资料上比较多的是：
•
还有一种是：
感觉第二种的Kp Ki Kd比较清楚，更好理解，下面介绍的就以第二种来吧。

（比例、积分、微分三个环节的作用这里就详细展开，百度会有很多）
硬件部分：
控制系统的控制对象是4个空心杯直流电机，电机带光电编码器，可以反馈转速大小的波形。

电机驱动模块是普通的L298N模块。

芯片型号，STM32F103ZET6
软件部分：
PWM输出：TIM3，可以直接输出4路不通占空比的PWM波
PWM捕获：STM32除了TIM6 TIM7其余的都有捕获功能，使用TIM1 TIM2 TIM4 TIM5四个定时器捕获四个反馈信号
PID的采样和处理：使用了基本定时器TIM6，溢出时间就是我的采样周期，理论上T越小效果会越好，这里我取20ms，依据控制对象吧，如果控制水温什么的采样周期会是几秒几分钟什么的。

上面的PWM输出和捕获关于定时器的设置都有例程，我这里是这样的：TIM3输出四路PWM，在引脚 C 的 GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9输出
四路捕获分别是TIM4 TIM1 TIM2 TIM5 ，对应引脚是：PB7 PE11 PB3 PA1
高级定时器tim1的初始化略不同，它的中断”名称“和通用定时器不同，见代码：
1./*功能名称IM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
2.描述TIM3产生四路PWM
3.*/
4.void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
5.{
6. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
7. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructur
e;
8. TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
9.
10.
11. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,
ENABLE);
12. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC
| RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟使能
13.
14. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE);
//Timer3全映射 GPIOC->
6,7,8,9
//用于TIM3的CH2输出的PWM通过该LED显示
15.
16. //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH1 CH2 CH3 CH4 的
PWM脉冲波形
17. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6 |
GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //初始化GPIO
18. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =
GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
19. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =
GPIO_Speed_50MHz;
20. GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
21. GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 |
GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9);//默认电机使能端状态：不使能
22.
23. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置
在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
24. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设
置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值这里是72分频，那么时钟频率就是1M
25. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //
设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
26. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode =
TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
27. TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
//根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
28.
29.
30. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode =
TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1 31. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState =
TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
32. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入
捕获比较寄存器的脉冲值
33. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity =
TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
34.
35. TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //
根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
36. TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,
TIM_OCPreload_Enable); //使能TIMx在CCR1上的预装载寄存器
37.
38.
39. TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //
根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
40. TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,
TIM_OCPreload_Enable); //使能TIMx在CCR2上的预装载寄存器
41.
42. TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //
根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
43. TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,
TIM_OCPreload_Enable); //使能TIMx在CCR3上的预装载寄存器
44.
45. TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //
根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
46. TIM_OC4PreloadConfig(TIM3,
TIM_OCPreload_Enable); //使能TIMx在CCR4上的预装载寄存器
47.
48. TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx
在ARR上的预装载寄存器
49.
50.
51. TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx外设
52.
53.
54.}
55.
56.
57.
58./*功能名称TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
59. 描述PWM输入初始化*/
60.
61.void TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
62.{
63.
64. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructur
e; //TIM的初始化结构体
65. NVIC_InitTypeDef
NVIC_InitStructure; //中断配置
66. TIM_ICInitTypeDef TIM4_ICInitStructure;
//TIM4 PWM配置结构体
67. GPIO_InitTypeDef
GPIO_InitStructure; / /IO口配置结构体
68.
69. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,
ENABLE); //Open TIM4 clock
70. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,
ENABLE); //open gpioB clock
71.
72. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =
GPIO_Pin_7; //GPIO 7
73. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =
GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
74. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
75. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
76.
77. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置
在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
78. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设
置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
79. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //
设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
80. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode =
TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
81. TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
//根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
82.
83.
84. /*配置中断优先级*/
85. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =
TIM4_IRQn;
86. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =
1;
87. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
88. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
89. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
90.
91. TIM4_ICInitStructure.TIM_Channel =
TIM_Channel_2;
92. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =
TIM_ICPolarity_Rising;
93. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICSelection =
TIM_ICSelection_DirectTI;
94. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
95. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3; //Filter:
过滤
96.
97. TIM_PWMIConfig(TIM4,
&TIM4_ICInitStructure); //PWM输入配
置
98. TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI2FP2); //
选择有效输入端
99. TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset); //配
置为主从复位模式
100.TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4,
TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触
发
101.TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE); //中断配置
102.TIM_ClearITPendingBit(TIM4,
TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
103.TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
104.}
105.
106.
107.void TIM4_IRQHandler(void)
108.{
109.
110. if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
111. {
112. duty_TI M4 = TIM_GetCapture1(TIM4); //采集占空比
113. if (TIM_GetCapture2(TIM4)>600 ) period_TIM4 = TIM_Get Capture2(TIM4);//简单的处理
114. Collect Flag_TIM4 = 0;
115. }
116. TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
117.}
118.
119.
120./*功能名称TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
121.描述PWM输入初始化*/
122.
123.void TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
124.{
125.
126. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStru cture; //TIM的初始化结构体
127. NVIC_InitTypeDef
NVIC_InitStructure; //中断配置
128. TIM_ICInitTypeDef TIM1_ICInitStructure;
//PWM配置结构体
129. GPIO_InitTypeDef
GPIO_InitStructure; / /IO口配置结构体
130.
131. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); //Open TIM1 clock
132.RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //open gpioE clock
133.GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM1, ENABLE);
//Timer1完全重映射TIM1_CH2->PE11
134. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =
GPIO_Pin_11; //GPIO 11
135.GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =
GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
136.GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 137.GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
138.
139. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值140. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;
//设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
141. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
142. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
143. TIM_TimeBaseInit(TIM1,
&TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
144.
145.
146. /*配置中断优先级*/
147.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel
= TIM1_CC_IRQn; //TIM1捕获中
断
148.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriorit y = 1;
149.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; 150.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 151.NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
152.
153.TIM1_ICInitStructure.TIM_Channel =
TIM_Channel_2;
154.TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =
TIM_ICPolarity_Rising;
155.TIM1_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
156.TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
157.TIM1_ICInitStructure.TIM_ICFilter =
0x03; //Filter:过滤
158.
159.TIM_PWMIConfig(TIM1,
&TIM1_ICInitStructure); //PWM输入配
置
160.TIM_SelectInputTrigger(TIM1,
TIM_TS_TI2FP2); //选择有效输入端
161.TIM_SelectSlaveMode(TIM1,
TIM_SlaveMode_Reset); //配置为主从复位模式
162.TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1,
TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触
发
163.// TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE); //中断配置
164.TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC2, ENABLE); //通道2 捕获中断打开
165.//TIM_ClearITPendingBit(TIM1,
TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
166.TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
167.}
168.
169.
170.void TIM1_CC_IRQHandler(void)
171.{
172.
173. {
174. if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
175. {
176. duty_TI M1 = TIM_GetCapture1(TIM1); //采集占空比
177. if (TIM_Get Capture2(TIM1)>600) period_TIM1 = TIM_GetCapture2(TIM1);
178. Collect Flag_TIM1 = 0;
179. }
180. }
181. TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
182.}
183.
184.
185./*功能名称TIM2_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
186.描述PWM输入初始化*/
187.
188.void TIM2_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
189.{
190.
191. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStru cture; //TIM的初始化结构体
192. NVIC_InitTypeDef
NVIC_InitStructure; //中断配置
193. TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;
//TIM2 PWM配置结构体
194. GPIO_InitTypeDef
GPIO_InitStructure; / /IO口配置结构体
195.
196. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //Open TIM2 clock
197.// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //open gpioB clock
198.RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
199.GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
//关闭JTAG
200. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM2, ENABLE); //Timer2完全重映射TIM2_CH2->PB3
201.
202. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =
GPIO_Pin_3; //GPIO 3
203. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode
= GPIO_Mode_IPU; //浮空输入上拉输入
204. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
205. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); 206.
207. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
208. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;
//设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
209. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
210. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
211. TIM_TimeBaseInit(TIM2,
&TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
212.
213.
214. /*配置中断优先级*/
215. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
216.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriorit y = 1;
217.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; 218.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 219.NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
220.
221.TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel =
TIM_Channel_2;
222.TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =
TIM_ICPolarity_Rising;
223.TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
224.TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
225.TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter =
0x3; //Filter:过滤
226.
227.TIM_PWMIConfig(TIM2,
&TIM2_ICInitStructure); //PWM输入配
置
228.TIM_SelectInputTrigger(TIM2,
TIM_TS_TI2FP2); //选择有效输入端
229.TIM_SelectSlaveMode(TIM2,
TIM_SlaveMode_Reset); //配置为主从复位模式
230.TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2,
TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触
发
231.TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE); //中断配置
232.TIM_ClearITPendingBit(TIM2,
TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
233.TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
234.}
235.
236.
237.void TIM2_IRQHandler(void)
238.{
239. {
240. if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
241. {
242. duty_TI M2 = TIM_GetCapture1(TIM2); //采集占空比
243. if (TIM_Get Capture2(TIM2)>600) period_TIM2 =
TIM_GetCapture2(TIM2);
244. Collect Flag_TIM2 = 0;
245. }
246. }
247. TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
248.}
249.
250./*功能名称TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
251.描述PWM输入初始化*/
252.
253.void TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
254.{
255.
256. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStru cture; //TIM的初始化结构体
257. NVIC_InitTypeDef
NVIC_InitStructure; //中断配置
258. TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;
//TIM4 PWM配置结构体
259. GPIO_InitTypeDef
GPIO_InitStructure; / /IO口配置结构体
260.
261. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //Open TIM4 clock
262.RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //open gpioB clock
263.
264. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =
GPIO_Pin_1; //GPIO 1
265.GPIO_InitStructure.GPIO_Mode
= GPIO_Mode_IPU; //浮空输入上拉输入
266.GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 267.GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
268.
269. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值270. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;
//设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
271. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
272. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
273. TIM_TimeBaseInit(TIM5,
&TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
274.
275.
276. /*配置中断优先级*/
277. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
278.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriorit y = 1;
279.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; 280.NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 281.NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
282.
283.TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel =
TIM_Channel_2;
284.TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity =
TIM_ICPolarity_Rising;
285.TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
286.TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
287.TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter =
0x3; //Filter:过滤
288.
289.TIM_PWMIConfig(TIM5,
&TIM5_ICInitStructure); //PWM输入配
置
290.TIM_SelectInputTrigger(TIM5,
TIM_TS_TI2FP2); //选择有效输入端
291.TIM_SelectSlaveMode(TIM5,
TIM_SlaveMode_Reset); //配置为主从复位模式
292.TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM5,
TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触
发
293.TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE); //中断配置
294.TIM_ClearITPendingBit(TIM5,
TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
295.TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);
296.}
297.
298.
299.void TIM5_IRQHandler(void)
300.{
301. {
302. if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
303. {
304. duty_TI M5 = TIM_GetCapture1(TIM5); //采集
占空比
305. if (TIM_GetCaptu re2(TIM5)>600) period_TIM5 =
TIM_GetCapture2(TIM5);
306. Collect Flag_TIM5 = 0;
307. }
308. }
309. TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
310.}
311.
复制代码
PID部分：
准备部分：先定义PID结构体：
1.
2.typedef struct
3.{
4.int setpoint;//设定目标
5.int sum_error;//误差累计
6.float proportion ;//比例常数
7.float integral ;//积分常数
8.float derivative;//微分常数
9.int last_error;//e[-1]
10.int prev_error;//e[-2]
11.}PIDtypedef;
复制代码
这里注意一下成员的数据类型，依据实际需要来定的。

在文件中定义几个关键变量：
1.float Kp = 0.32 ; //比例常数
2.float Ti = 0.09 ; //积分时间常数
3.float Td = 0.0028 ; //微分时间常
数
4.#define T 0.02 //采样周期
5.#define Ki Kp*(T/Ti) // Kp Ki Kd 三个主
要参数
6.#define Kd Kp*(Td/T)
复制代码
C语言好像用#define 什么什么对程序不太好，各位帮忙写个优化办法看看呢? 用const？
PID.H里面主要的几个函数：
1.void PIDperiodinit(u16 arr,u16 psc); //PID 采样
定时器设定
2.void incPIDinit(void); //初始化，参
数清零清零
3.int incPIDcalc(PIDtypedef*PIDx,u16
nextpoint); //PID计算
4.void PID_setpoint(PIDtypedef*PIDx,u16 setvalue); //设定
PID预期值
5.void PID_set(float pp,float ii,float dd);//设定PID kp ki
kd三个参数
6.void set_speed(float W1,float W2,float W3,float W4);//设定
四个电机的目标转速
复制代码
PID处理过程：
岔开一下：这里我控制的是电机的转速w，实际上电机的反馈波形的频率
f、电机转速w、控制信号PWM的占空比a三者是大致线性的正比的关系，这里强调这个的目的是
因为楼主在前期一直搞不懂我控制的转速怎么和TIM4输出的PWM的占空比联系起来，后来想清楚里面的联系之后通过公式把各个系数算出来了。

正题：控制流程是这样的，首先我设定我需要的车速（对应四个轮子的转速），然后PID就是开始响应了，它先采样电机转速，得到偏差值E，带入PID计算公式，得到调整量也就是最终更改了PWM的占空比，不断调节，直到转速在稳态的一个小范围上下浮动。

上面讲到的“得到调整量”就是增量PID的公式：
1.int incPIDcalc(PIDtypedef *PIDx,u16 nextpoint)
2.{
3.int iError,iinc pid;
4.iError=PIDx->setpoint-nextpoint; //当前误差
5./*iincpid=
//增量计算
6.PIDx->proportion*iError //e[k]项
7.-PIDx->integral*PIDx->last_error //e[k-1]
8.+PIDx->derivative*PIDx->prev_error;//e[k-2]
9.*/
10.iincpid=
//增量计算
11.PIDx->proportion*(iError-PIDx->last_error)
12.+PIDx->integral*iError
13.+PIDx->derivative*(iError-
2*PIDx->last_error+PIDx->prev_error);
14.
15.PIDx->prev_error=PIDx->last_error; //存储误差，便于下次计算
16.PIDx->last_error=iError;
17.return(iincpid) ;
18.}
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注释掉的是第一种写法，没注释的是第二种以Kp KI kd为系数的写法，实际结果是一样的。

处理过程放在了TIM6，溢出周期时间就是是PID里面采样周期（区分于反馈信号的采样，反馈信号采样是1M的频率）
相关代码：
1.
2.void TIM6_IRQHandler(void) // 采样时
间到，中断处理函数
3.{
4.
5.if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)//更新
中断
6. {
7. frequency1=1000000/period_TIM4 ; //
通过捕获的波形的周期算出频率
8. frequency2=1000000/period_TIM1 ;
9. frequency3=1000000/period_TIM2 ;
10. frequency4=1000000/period_TIM5 ;
11./********PID1处理**********/
12. PID1.sum_error+=(incPIDcalc(&PID1,frequency1));
//计算增量并累加
13. pwm1=PID1.sum_error*4.6875 ; //pwm1 代表将
要输出PWM的占空比
14. frequency1=0; //清零
15. period_TIM4=0;
16./********PID2处理**********/
17. PID2.sum_error+=(incPIDcalc(&PID2,frequency2
)); //计算增量并累
加Y=Y+Y'
18. pwm2=PID2.sum_error*4.6875 ; //将要输出
PWM的占空比
19. frequency2=0;
20. period_TIM1=0;
21./********PID3处理**********/
22. PID3.sum_error+=(incPIDcalc(&PID3,frequency3)
); //常规PID控制
23. pwm3=PID3.sum_error*4.6875 ; //将要输出PWM
的占空比
24. frequency3=0;
25. period_TIM2=0;
26./********PID4处理**********/
27. PID4.sum_error+=(incPIDcalc(&PID4,frequ
ency4)); //计算增量并累加
28. pwm4=PID4.sum_error*4.6875 ; //将要输出
PWM的占空比
29. frequency4=0;
30. period_TIM5=0;
31. }
32.TIM_SetCompare(pwm1,pwm2,pwm3,pwm4); //
重新设定PWM值
33. TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); //清除中断标
志位
34.}
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上面几个代码是PID实现的关键部分
整定过程：
办法有不少，这里用的是先KP，再TI，再TD，在微调。

其他的办法特别是有个尼古拉斯法我发现不适合我这个控制对象。

先Kp，就是消除积分和微分部分的影响，这里我纠结过到底是让Ti 等于一个很大的值让Ki=Kp*(T/Ti)里面的KI接近零，还是直接定义KI=0，
TI=0.
然后发现前者没法找到KP使系统震荡的临界值，第二个办法可以得到预期的效果：即KP大了会产生震荡，小了会让系统稳定下来，当然这个时候是有稳态误差的。

随后把积分部分加进去，KI=Kp*(T/Ti)这个公式用起来，并且不断调节
TI 。

TI太大系统稳定时间比较长。

然后加上Kd =Kp*(Td/T)，对于系统响应比较滞后的情况效果好像好一些，我这里的电机反映挺快的，所以Td值很小。

最后就是几个参数调节一下，让波形好看一点。

这里的波形实际反映的是采集回来的转速值，用STM32的DAC功能输出和转速对应的电压，用示波器采集的。

最后的波形是这样的：
最后欢迎大家拍砖，有批评才会让我更加进步！
最后把PID文件放上来。