代码

首先是PID的结构体参数

  1. typedef struct
  2. {
  3.     float target_val;           //目标值
  4.     float actual_val;                //实际值
  5.     float err;                         //定义偏差值
  6.     float err_last;                  //定义上一个偏差值
  7.     float Kp,Ki,Kd;                  //定义比例、积分、微分系数
  8.     float integral;                  //定义积分值
  9. }_pid;

然后对这些参数进行初始化

  1. void PID_param_init()
  2. {
  3.   /* 初始化参数 */
  4.   pid.target_val=0.0;                
  5.   pid.actual_val=0.0;
  6.   pid.err=0.0;
  7.   pid.err_last=0.0;
  8.   pid.integral=0.0;
  10.   pid.Kp = 0.3;//24
  11.   pid.Ki = 0.2;
  12.   pid.Kd = 0.0;
  14. #if defined(PID_ASSISTANT_EN)
  15.   float pid_temp[3] = {pid.Kp, pid.Ki, pid.Kd};
  16.   set_computer_value(SEND_P_I_D_CMD, CURVES_CH1, pid_temp, 3);     // 给通道 1 发送 P I D 值
  17. #endif
  18. }

PID算法的具体实现

  1. float PID_realize(float actual_val)
  2. {
  3.   /*计算目标值与实际值的误差*/
  4.   pid.err = pid.target_val - actual_val;
  5.   pid.integral += pid.err;
  7.   /*PID算法实现*/
  8.   pid.actual_val = pid.Kp * pid.err + 
  9.                    pid.Ki * pid.integral + 
  10.                    pid.Kd * (pid.err - pid.err_last);
  12.   /*误差传递*/
  13.   pid.err_last = pid.err;
  15.   /*返回当前实际值*/
  16.   return pid.actual_val;
  17. }

image.png

在速度控制函数中的调用

  1. /**
  2.   * @brief  电机位置式 PID 控制实现(定时调用)
  3.   * @param  无
  4.   * @retval 无
  5.   */
  6. void bldcm_pid_control(void)
  7. {
  8.   int32_t speed_actual = get_motor_speed();   // 电机旋转的当前速度
  10.   if (bldcm_data.is_enable)
  11.   {
  12.     float cont_val = 0;    // 当前控制值
  14.     cont_val = PID_realize(speed_actual);
  16.         if (cont_val < 0)
  17.         {
  18.                 cont_val = -cont_val;
  19.                 bldcm_data.direction = MOTOR_REV;
  20.         }
  21.         else 
  22.         {
  23.                 bldcm_data.direction = MOTOR_FWD;
  24.         }
  26.         cont_val = (cont_val > PWM_PERIOD_COUNT) ? PWM_PERIOD_COUNT : cont_val;  // 上限处理
  28.     set_bldcm_speed(cont_val);
  30.   #ifdef PID_ASSISTANT_EN
  31.     set_computer_value(SEND_FACT_CMD, CURVES_CH1, &speed_actual, 1);     // 给通道 1 发送实际值
  32.   #else
  33.     printf("实际值：%d, 目标值：%.0f，控制值: %.0f\n", speed_actual, get_pid_target(), cont_val);
  34.   #endif
  35.   }
  37. }

在定时回调函数中的调用

  1. /**
  2.   * @brief  定时器更新中断回调函数
  3.   * @param  htim:定时器句柄
  4.   * @retval 无
  5.   */
  6. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
  7. {
  8.   if(htim == (&htimx_hall))
  9.   {
  10.     if (motor_drive.timeout++ > 100)    // 有一次在产生更新中断前霍尔传感器没有捕获到值
  11.     {
  12.       printf("堵转超时\r\n");
  13.       motor_drive.timeout = 0;
  15.       LED1_ON;     // 点亮LED1表示堵转超时停止
  17.       /* 堵转超时停止 PWM 输出 */
  18.       hall_disable();       // 禁用霍尔传感器接口
  19.       stop_pwm_output();    // 停止 PWM 输出
  20.       set_bldcm_disable();
  21.       motor_drive.speed = 0;
  22.     }
  23.   }
  24.   else if(htim == (&TIM_TimeBaseStructure))
  25.   {
  26.       bldcm_pid_control();
  27.   }
  28. }

这个函数主要在定时器中断中调用，定时器配置为每 20ms 中断一次，PID 算法每 20ms 执行一次，这也就是算法的周期。

串口打印结果

image.png

在调大P之后很明显，收敛更快，近似于直线
image.png