5 O/ a- G0 o9 |% W3 J; w8 J原帖：【分享】增量式PID的stm32实现，整定过程
原文网址：http://www.amobbs.com/thread-5575823-1-1.html
1 f& O  q+ `) W& k3 e出处：阿莫电子论坛
! m$ A7 `) c5 ]6 W6 V: @' H8 @4 v作者：tim4146
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。
4 f7 }: x3 F% d: M8 z+ g- V, L也下面我分享一下近期的这些工作吧。欢迎大家批评指点~
- C2 m# I+ i9 \/ z8 U
) W! `3 o- p# ], b, V+ E, B5 n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：

& x' _# ~7 t, d7 b( j还有一种是：
" i* d$ D! M  E, z1 n  ~, ~* C
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：
; {9 ~+ C% {; l6 ]; D* F7 Q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

, ?# H8 W' q+ c$ h: s0 p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。
  j* }$ K' l* P2 C- c. L
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
! H$ B+ {7 W7 N4 x四路捕获分别是TIM4  TIM1  TIM2  TIM5   ，对应引脚是：  PB7 PE11 PB3 PA1
0 Y4 g! y5 C# A5 ^. H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)
   ; U3 N) O! k* w2 z) t6 H* I4 A
2.         描述      TIM3产生四路PWM
   0 n; p4 \% h* D7 R3 j7 X5 N
3. */
   
4. void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   
5. {
   
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   5 [6 X$ p& j4 ^9 k
8.         TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   
9. 
   1 u# H9 }+ J/ K1 ~3 a5 H" t
10. 
    5 x% [1 v0 E2 L# z
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
    ( i6 W: W  m) j: L
15. 
    9 f) _# G1 f+ X- c
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
    ' h2 p" E$ z7 c$ j/ L* W
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
    / q$ z- S$ f/ Z: h# b5 s( [
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
    9 z2 Z" v( ]/ h% P
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
    3 R7 z2 B  p$ k7 K' [) [6 J0 I  _
32.         TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
    9 I4 {  X. M1 Q7 l% i/ D; x: r
33.         TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
    & _$ Q4 s+ ~. o! y
34. 
    5 u0 A; P  s/ z4 N
35.         TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
    ( |9 p: V7 l  |" u% {5 V
36.         TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR1上的预装载寄存器
    # I8 p, K$ K/ z. t4 F3 k7 @+ A
37. 
    5 K( y+ }+ i' R5 V, e3 a
38. 
    8 K5 R' V- o4 R, _8 \
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
      J: \: r! d- G$ I# F4 }/ M( d
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
    / {3 I* M3 e3 x! \/ p' I
46.         TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR4上的预装载寄存器
    ( P8 ~2 l, Q) g3 y
47. 
    9 \4 N+ E; S: b3 \, Q
48.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
    $ }* q4 P' W/ G  f! {# q" T
49. 
    8 H' p* M9 Q: e
50. 
    
51.         TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设
    
52. 
    , ~) M  P7 b" D6 m2 d: a
53. 
    
54. }
    ' Z! M* a0 C5 [- z: o+ {" \
55. 
    
56. 
    
57. 
    4 b2 J0 W$ S* J
58. /*功能名称TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    9 n$ y9 _; D5 y" D
59.   描述      PWM输入初始化*/
    
60. 
    $ e+ A& `' _) i" d7 h: f& T
61. void TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    
62. {
    
63. 
    
64.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
    . u' i3 G+ e/ ?0 R. d
65.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
    / p! B  n: j8 |$ `; M7 i/ s: ?3 l
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. 
    2 }' N- U4 n) C$ T$ |2 g
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
    % f& W6 ?/ r4 J7 c. L9 ^
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. 
    ! X5 j7 R& x. ?" u
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
    ' h, V" Q* j  R% D; L( M
78.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    5 G- z6 s5 l9 I& }' S
79.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    8 F: Q1 N0 N  s/ V2 M/ J, [; p* h2 ?
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
    ' N* p! @) s' Z* T( C. U
82. 
    # I: Y4 o( F! s/ {/ ^' o
83. 
    
84.         /*配置中断优先级*/
    + x, V8 @* f! r! s/ C) I
85.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
    0 d* Q: }- Y' Z( W' ~6 d
86.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    $ s4 D. W2 U1 t, Q1 h0 V* G
87.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    % G# K6 W* z% }4 H+ q
88.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
89.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
90. 
    $ N! T; o5 |7 w! M. N: t$ A
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
    " O: g! s1 t! P  c4 O
96. 
    - ?4 k& M6 i/ t1 |% ^
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. 
     ( `1 ]+ Q; X  }/ L' r
106. 
     
107. void TIM4_IRQHandler(void)
     
108. {
     
109. 
     % s+ X2 h- B& N$ Q
110.                 if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     % J8 L& B6 j3 d. a
111.                         {
     
112.                                 duty_TIM4    =   TIM_GetCapture1(TIM4);          //采集占空比
     
113.                if  (TIM_GetCapture2(TIM4)>600)         period_TIM4        =        TIM_GetCapture2(TIM4);//简单的处理
     
114.                                 CollectFlag_TIM4 = 0;
     + w! h2 j% Q  [9 L+ `( H6 w' v$ g
115.         }
     2 J; G6 P7 L! M4 N! D
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. 
     4 h9 d4 V0 a  B, o: ]
123. void TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     $ S# Z$ Z7 ]: ^5 D/ X4 b
124. {
     
125. 
     
126.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     6 r4 C, {1 N; v' D. E4 `. I: t
127.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
     ) s! Z5 i" y/ ?6 I% u! w) h/ B0 N
128.         TIM_ICInitTypeDef  TIM1_ICInitStructure;                 //PWM配置结构体
     
129.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     : r8 z3 T( d5 o* V# m1 n. B
130. 
     
131.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);     //Open TIM1 clock
     
132.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);  //open gpioE clock
       z1 w3 `6 v3 N% e9 m: g( F
133.    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM1, ENABLE); //Timer1完全重映射  TIM1_CH2->PE11
     , W: F7 f) A, I) ^
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;
     6 c. ^: i* I6 `, ^. w% S3 F
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
     * b1 U+ a, h; C$ y3 C: ?4 D
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
     + |; B$ k' t& b1 n  @. P
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
     0 S% A' E! R9 a  M
144. 
     & e2 O& O4 o7 N2 g" \
145. 
     
146.         /*配置中断优先级*/
     $ e5 s; g0 k6 |3 o* ]: z
147.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =  TIM1_CC_IRQn;   //TIM1捕获中断
     
148.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     $ Y6 i2 U" L0 F( ~
149.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     # M* p9 G0 ^; R- f* u; _4 q+ {
150.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     5 Z* h9 {1 Q) K6 x  u# g4 y% I) }
151.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     2 e$ j* e' ~, x2 b# h
152. 
     ( J, l% A, h% N; t6 v
153.   TIM1_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     ; f: j8 L, E' X3 w
154.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     9 r4 ]0 a) {$ y" Z! y
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
     * N3 j3 a: ]; m# f
158. 
     
159.   TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM1_ICInitStructure);     //PWM输入配置
     2 f" X- x0 u' o
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
     6 @+ X) M( g8 S" Y# i3 m
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
     " K) ]; l. l- e+ S3 [9 D
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
     / \+ t+ l* t: u3 p% D+ f! q
166.   TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
     
167. }
     
168. 
     * C+ b, o, y' E
169. 
     
170. void TIM1_CC_IRQHandler(void)
     ) _% W! I5 _# y% j
171. {
     7 ~% \4 y  Z' e
172. 
     
173.         {
     7 E4 r& U3 F) ]6 `' @* ~
174.                 if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
       r* h' w: @; f. s, [
175.                         {
     
176.                                 duty_TIM1    =   TIM_GetCapture1(TIM1);          //采集占空比
     
177.                            if  (TIM_GetCapture2(TIM1)>600)         period_TIM1        =        TIM_GetCapture2(TIM1);
     . @" r  O; c: e! b( [
178.                                 CollectFlag_TIM1 = 0;
     6 ]) a! s' l4 ]; ?: e: \) R5 ^
179.                         }
     ) I, p" _' r9 t9 G  K; [
180.         }
     3 h! g$ L0 b, o5 R9 Z
181.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
182. }
     
183. 
     
184. 
     % D/ Q! D, o8 E; H( j1 \
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. 
     0 E) w. y' R/ h  e- g$ a* B
191.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     ; R8 E- h0 J* w  S/ y5 N3 Q
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
     - b# ~( ]) I- _3 c8 A, M
195. 
     & A$ b- M' J" c9 j% x0 m, ?2 H
196.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);     //Open TIM2 clock
     4 W, J: ?0 e( ?% g2 x, Q. w0 ~" o
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
     8 V' Q* L2 h7 h' E" C6 t6 w
200.          GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM2, ENABLE); //Timer2完全重映射  TIM2_CH2->PB3
     
201. 
     ! H8 X* [6 c: A3 ]
202.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;             //GPIO 3
     " z( Y' B: Y0 Q. S
203.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_IPU;          //浮空输入 上拉输入
     ! m" V9 j# e3 T6 ]
204.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     
205.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
     ! a, e9 _- G9 Q+ t8 O) {# W
206. 
       S5 t8 Z( G; q
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
     : ^/ k+ C. {7 Q3 x4 y
208.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
     . L8 i; c+ k3 _6 N( I
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
     4 Q$ C' Y6 B7 w7 N- g
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
     ! \+ U# F5 }. R
212. 
     : d) r; b& e2 P+ Z
213. 
     2 R  w% u; ]9 y; X
214.         /*配置中断优先级*/
     
215.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
     ' L: m4 h6 o0 N2 J
216.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     $ W$ L5 u' L( I4 E& I. K
217.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     
218.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     : R; h( \  Q$ V4 y8 x' g% Y" ~
219.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     6 K0 |8 I3 \; _. M
220. 
     7 `+ O  S/ b# a2 a5 v% ]# K+ M
221.   TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     ; @1 y, E$ p3 {" u
222.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     
223.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
     , w+ b. [5 k3 a! U' k9 x# ]$ O2 h
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
     5 m* y4 O8 M; H) b5 `" A* C0 B
230.   TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触发
     ; A# k; T5 Y- @$ V7 E( q
231.   TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE);          //中断配置
     ' R7 |: x; A. W* Z+ h2 `
232.   TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
233.   TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
     
234. }
     5 e+ q+ `) t" I$ J7 z
235. 
     0 i, d9 n8 Y+ I$ ]- L3 T3 z9 U
236. 
     
237. void TIM2_IRQHandler(void)
     
238. {
     
239.         {
     5 p' t4 g' K4 H% H0 c* F
240.                 if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     + }, T. S0 T% k' H
241.                         {
     
242.                                 duty_TIM2    =   TIM_GetCapture1(TIM2);          //采集占空比
     
243.                            if  (TIM_GetCapture2(TIM2)>600)         period_TIM2        =        TIM_GetCapture2(TIM2);
     
244.                                 CollectFlag_TIM2 = 0;
     , ~& s5 o7 b; _  F, c
245.                         }
     
246.         }
     
247.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     2 _$ n$ Y, G  V+ o
248. }
     
249. 
     . G1 z7 X( T% N4 e7 r
250. /*功能名称TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
251.   描述      PWM输入初始化*/
     4 }- ^0 p' u- Y4 r, y* T0 Q" K
252. 
       B0 W1 A! Q( R1 A* W9 ?1 b, f
253. void TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     ( x/ X) u' g+ p0 z, h$ S$ h) {
254. {
     ; {* v* ^9 Y& v' K3 p
255. 
     
256.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     8 A# \- C2 \& D7 B
257.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
     5 M4 r# R+ U/ v2 `) D+ Y, N
258.         TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;                 //TIM4  PWM配置结构体
     ! P7 H- Q" v: s% U& M- o+ A* z
259.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     
260. 
     8 p3 Q3 b. ]" e4 I/ F. ^
261.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);     //Open TIM4 clock
     , [1 b/ n3 h: B/ a+ Q+ X% K9 s* f, @
262.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //open gpioB clock
     ( a1 Q! R# z+ r- i
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
     / n; j5 p7 I( h" b( a$ t% V
266.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     + q. X3 l  [8 Q. m" y+ M
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
     ( f* g' W! N# r( H- ^( h# C9 K
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. 
     - z  Z0 W9 |# O! V
276.         /*配置中断优先级*/
     
277.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
     ( X  T# l$ V6 w) ^2 x/ i
278.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     / H, w9 C6 a5 P2 N9 F, }8 B
279.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     
280.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     
281.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     & ~  ^. Y# K% A2 P7 D0 `
282. 
     " A/ R2 q( h7 v. o; \2 T
283.   TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     . C- w" b' ~$ W6 _9 f' i
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
     7 E: h  G. A1 e' I( d: m+ u' D5 N
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
     & K% E# C( V# ]% `: J; D  o
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
     # U7 Q* j+ d7 b9 T( Q4 k, K% f
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. 
     ; ]; |1 M1 m+ ]2 l, e3 T
299. void TIM5_IRQHandler(void)
     - \* M6 C- [. M9 S; `" H6 e# v& {
300. {
     7 n5 F! K3 G& }5 c& s2 c: m
301.         {
     
302.                 if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     ; w* k1 i8 T% |5 f, X  U; `$ u6 N
303.                         {
     . c: w) h  ^5 o; ~3 V% o4 V
304.                                 duty_TIM5    =   TIM_GetCapture1(TIM5);          //采集占空比
     " V' m6 G5 B" N& N. `
305.                         if  (TIM_GetCapture2(TIM5)>600)         period_TIM5        =        TIM_GetCapture2(TIM5);
     
306.                                 CollectFlag_TIM5 = 0;
     * W& @5 m) I8 M% V' ^2 ^
307.                         }
     # K- o5 f( s# b) G, V; J, B- w& g
308.         }
     + _. q1 @6 T/ L; ?& }
309.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
310. }

复制代码

6 Q( v3 t# c" C$ Q1 d5 O: j; ~3 Z
% v) k' A' c: Q) a( J# vPID部分：
准备部分：先定义PID结构体：

1. 
   
2.     typedef struct
   ! {% l1 |# K4 |4 F2 ?
3.     {
   # Y5 E+ k1 l0 ~$ E* B3 K
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
   $ w: Y. F+ F* B% X
8.     float derivative;//微分常数
   
9.     int last_error;//e[-1]
   - D$ y4 Q+ h# e8 [
10.     int prev_error;//e[-2]
    
11.     }PIDtypedef;

复制代码

9 X& u1 V* G, j# w; r8 P9 M/ v
4 T# B" K2 y$ p) z
这里注意一下成员的数据类型，依据实际需要来定的。
1 U4 A; B  i3 O+ V0 D3 x' A5 h5 @在文件中定义几个关键变量：
5 Q, f9 `! R' {, M4 n' ^6 v

1. float  Kp =     0.32  ; //比例常数
   6 @# l& }! o- M+ X' I- m3 _' N1 P" `
2. float  Ti =                0.09 ; //积分时间常数
   8 l8 ?, i8 z6 o; S# y. I
3. float Td =                0.0028 ;  //微分时间常数
   ) @) ~5 n6 M$ l& d5 I
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？

" d4 j% B# x3 f+ gPID.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
   % q0 w7 X, s3 A1 T6 |( T! r! |; d, Z
3. int incPIDcalc(PIDtypedef*PIDx,u16 nextpoint);           //PID计算
   4 r  L! U+ z2 H' V& m! ]2 B: A1 r2 T& f
4. void PID_setpoint(PIDtypedef*PIDx,u16 setvalue);  //设定 PID预期值
   9 w' B- g& e; r  ]- Y
5. void PID_set(float pp,float ii,float dd);//设定PID  kp ki kd三个参数
   : X7 I4 G3 Y0 N+ p
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。
5 ?3 F* i2 q1 y
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,iincpid;
   5 `0 _9 T# ~) D, W+ L
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]
   ) M5 g4 p: Q+ U5 d5 k1 ~. \
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) ;
    ! H  |! Y6 b' Y9 H7 f6 P) T
18.     }
    & ~+ d! I( ]; u, _8 ~% l
19. 
    . t- Q, U& R2 ~! g% e
20. 
    
21. 复制代码
    9 g, d8 ]! g- }" g3 R
22. 
    2 G  L; B& g2 T" R( q8 T
23. 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。
    1 \0 e6 u9 {9 P5 z. `) w
24. 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）
    
25. 相关代码：
    0 X/ N! B0 ]) A: L$ y% z# h
26. 
    
27. 
    & O$ \6 `2 i8 E! ~5 ]% t9 q
28.     void TIM6_IRQHandler(void)        //        采样时间到，中断处理函数
    7 }! M; H! Q# p' a7 d
29.     {
    * y5 [4 g5 |9 ~3 M7 L+ w! W) l
30. 
    8 X  \& ^9 `7 }9 y
31.     if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)//更新中断
    ! ]4 {" h, d8 l" X1 P; G3 x, m/ R1 |
32.             {
    6 q1 V$ C$ c+ X4 v" \
33.             frequency1=1000000/period_TIM4        ; //通过捕获的波形的周期算出频率
    
34.             frequency2=1000000/period_TIM1        ;
    ' @4 g7 ?' J' H: {  P( D  ]. k6 t
35.             frequency3=1000000/period_TIM2        ;
    
36.             frequency4=1000000/period_TIM5        ;
    
37.     /********PID1处理**********/
    0 I/ C: K" a" q
38.             PID1.sum_error+=(incPIDcalc(&PID1,frequency1));         //计算增量并累加
    
39.            pwm1=PID1.sum_error*4.6875  ;   //pwm1 代表将要输出PWM的占空比
    # c/ Y' s) D. v9 ]
40.               frequency1=0; //清零
    # F0 P4 m  C* X* H
41.          period_TIM4=0;
    . y" m* @4 e& {
42.     /********PID2处理**********/
    
43.              PID2.sum_error+=(incPIDcalc(&PID2,frequency2));         //计算增量并累加  Y=Y+Y'
    9 Y( A8 s, d* D, A& n- u
44.              pwm2=PID2.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    5 ]1 A  S$ \! j2 I
45.             frequency2=0;
    
46.             period_TIM1=0;
    
47.     /********PID3处理**********/
    
48.              PID3.sum_error+=(incPIDcalc(&PID3,frequency3));          //常规PID控制
    8 L" y3 Z' c; f
49.             pwm3=PID3.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    4 B# E) q9 }) `  |; i
50.             frequency3=0;
    
51.             period_TIM2=0;
    
52.     /********PID4处理**********/
    
53.                 PID4.sum_error+=(incPIDcalc(&PID4,frequency4));         //计算增量并累加
    . b+ n. ~% j: ]0 c; D4 h4 _/ [/ @
54.              pwm4=PID4.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    
55.             frequency4=0;
    
56.             period_TIM5=0;
    3 B* s2 C2 g0 B& x) z
57.               }
    
58.     TIM_SetCompare(pwm1,pwm2,pwm3,pwm4);             //重新设定PWM值
    % A; {. t1 \. q9 ?. t/ ?# v0 R
59.     TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); //清除中断标志位
    
60.     }

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- Y, Y; [2 k0 l. W# t$ y7 {4 f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。
' V( z; k  c, E$ d# o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。
4 a  Q% \+ R+ ]- o: K5 u* k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：
9 h) s/ R9 s! I
最后欢迎大家拍砖，有批评才会让我更加进步！
* q: x% R- o: g; F/ @最后把PID文件放上来 pid.zip (2.88 KB, 下载次数: 134)

2017-12-26 15:39 上传

点击文件名下载附件
1 O1 `( p# I: P- }" V

大佬，这样插代码效果更加哦
& y3 N9 K1 |9 Y4 f9 A

1. 测试代码
   6 e1 u2 j$ Y/ F* N5 ?4 L, ^8 h
2. 测试代码
   5 s* U% l! e& z
3. 测试代码
   
4. 测试代码

复制代码

nyszx 发表于 2017-12-26 15:41
" r' U! U* t9 R" `: n9 \, w再付个网上的资料

这是个好东西
) q1 p$ E& U8 l% i0 d书到用时方恨少
果断收藏

我想问一下，那个编码器得到的脉冲数和占空比有啥关系呀

再付个网上的资料 PID控制经典培训教程.pdf (406.07 KB, 下载次数: 183)

2017-12-26 15:41 上传

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我马上改过来

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