- `# @) V8 M; y5 |! x, ^& w8 u
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
出处：阿莫电子论坛
作者：tim4146
+ B9 ~9 K4 B0 i  Y' {  [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~
/ B' j. c# ~4 z( N5 \6 P$ c
6 n3 A$ i7 k3 n  F5 t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。
! k( N: \& H: k0 J资料上比较多的是：
( F; G2 l% m8 t  X, v
7 i9 B" \$ D+ M% s还有一种是：
) M1 s. W8 ?$ x6 u6 V) d
6 f+ H: B0 Y* R# j- a5 A4 l  I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）
/ N( _; ]8 l/ U( a
; R/ x$ p3 x' r7 ^+ J7 s硬件部分：
$ |9 ~# H/ |+ ^0 m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

+ D" _- C+ \9 `3 j% [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
# ]1 t' ]6 u' e9 s2 yPID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：
6 i1 S5 u& U2 Q9 |6 BTIM3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：
3 K' X: A! j* {

1. /*功能名称IM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   
2.         描述      TIM3产生四路PWM
   3 g: g# q1 Z  ~: q+ n) K! a
3. */
   
4. void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   / W" ^6 Q! X8 X0 i  `+ j
5. {
   
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   : g  M' c0 J/ O( [
8.         TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   ; N; Q- N+ ^/ {& r! w' r
9. 
   7 q. Z: L: R+ q0 O/ G
10. 
    
11.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    4 ?: J8 ?4 k6 }# e' R# m
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
    , r& r; h; q* J1 K; ?
13. 
    $ t3 J! j. j2 O" e* i, x; H" o
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
    1 K" Q; K9 I" R  X& G
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
    - h& u8 g9 }& }* f" R
19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    6 S( ^, S( q' Y1 `& v
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. 
      U9 z1 R$ h- i/ G/ f5 e  j
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
    . Z# H+ ]" Y  D1 p/ i! I! \
26.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
    8 M. S/ t' B. _3 C
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
    - R3 ?$ o6 m3 |4 G3 X$ C6 G
28. 
    
29. 
    ; _& |- w; l& \' t  I) L
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
    9 L9 s+ Z1 @5 F( C# B
33.         TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
    # J$ [, K. \/ k, x3 x
34. 
    
35.         TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
    # ^7 G' f; c8 g) D* ?( o; _
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
    . D, b. n9 A% ]$ @. j. X' [9 r$ L
40.         TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR2上的预装载寄存器
    
41. 
    0 K' n" N! q$ S) b. \" G
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
    - p: G4 d% E. S/ u% c1 z. r2 a
46.         TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR4上的预装载寄存器
    & T- T. a5 ?: C7 v' ]: m
47. 
    3 s( m. L- @; j  F% T
48.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
    ) \! P: @# S& a8 b, E6 c( W
49. 
    / ?) d3 H; ]' E5 n+ I" u5 c
50. 
    4 u2 Z% ?4 v1 |( ?% Z) `) ?
51.         TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设
    
52. 
    
53. 
    ( G, W8 R' d( U
54. }
    ! i3 L2 p5 [; P
55. 
    ; s( F. k, j" \2 n) Q0 f9 ^
56. 
    
57. 
    1 Z1 `; |; Q) U- S$ G5 @6 M
58. /*功能名称TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    
59.   描述      PWM输入初始化*/
      Z; A+ c5 i' e( T( {) F1 k8 z' W+ @
60. 
    0 e  n: q6 C' `- E! k3 f
61. void TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    
62. {
    - s/ [- r  i& M  n# K) e' k
63. 
    
64.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
    - w- O: |0 G) r' m1 _' h0 [
65.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
    2 Y& S: i: z. [  ?3 h2 j6 t
66.         TIM_ICInitTypeDef  TIM4_ICInitStructure;                 //TIM4  PWM配置结构体
    
67.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
    * O$ b7 O) f! L' g
68. 
    + t! }/ f9 t; M7 W
69.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);     //Open TIM4 clock
    / I( \/ ?- M+ d
70.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //open gpioB clock
    ! U- A7 O  h, t1 u: i' z6 U/ I# J# b
71. 
    
72.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;             //GPIO 7
    , @" `7 m! j1 F6 Q: ?5 o3 Z7 S
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);
    9 L; g0 E) e  ~0 D; d# t, s. F% g
76. 
    2 }4 V# v" U% 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
    
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
    / i4 C. ]# Q6 ]3 d2 ]$ q
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
    ( y( y2 a: \. J4 g  M* f) a
82. 
    3 i3 _' x# h  G2 g1 N# m
83. 
    $ q, \" b# h; V3 q( J6 z. t5 \5 O
84.         /*配置中断优先级*/
    
85.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
    
86.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    $ A+ h5 n+ T7 o- w: S, C
87.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    " d# m. R4 j9 [. Z, V. r
88.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    . B. `6 S: J$ ^) x
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;
    , `* }2 c1 X8 }0 E! z+ `$ [
94.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    ! Y% x' b) p# ]
95.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;   //Filter:过滤
    2 ?5 W0 P8 B' b, }
96. 
    * y" d$ M: u* j3 g- K8 d6 M1 E
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
    2 c* V# p" w; c
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
     $ \+ ^& A& s$ J( Z% S+ ?( ?1 f
103.   TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
     6 G, D+ K4 T( \1 j" d2 G
104. }
     ) Y: w" p5 e- `1 D4 \- [
105. 
     
106. 
     
107. void TIM4_IRQHandler(void)
     - q# U2 @6 A6 q
108. {
     ! }3 c3 ?. R! T/ T% N
109. 
     % X( {) M  ?6 f7 c3 n2 Z  o
110.                 if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     
111.                         {
     ) `; \1 I" ]5 h
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
     # W3 f. V+ k2 Z$ e( Z
114.                                 CollectFlag_TIM4 = 0;
     
115.         }
     
116.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
117. }
     5 A% W0 z# R1 [* _
118. 
     # I0 q" u' S7 P& ]- P% L
119. 
     4 F* `2 n% e/ E  e. e) x
120. /*功能名称TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
121.   描述      PWM输入初始化*/
     
122. 
     8 j) ?$ Z  D8 Q7 M/ M" |* p
123. void TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
124. {
     
125. 
     - v) p- i* n) }3 B; O
126.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //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
     , ]  [) E" r8 v% J
129.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     
130. 
     
131.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);     //Open TIM1 clock
     - B# t2 q  f( Q0 h
132.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);  //open gpioE clock
     ! e/ e- D: i6 I, y/ C
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;
     . U: n6 z. Z7 p& B" a+ I- h
137.   GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
     9 {# o) L$ J1 x# H, N7 h0 B
138. 
     7 ]& u" S, _+ L0 l! D
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
     % t2 \; F4 I6 j
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
     1 B6 h2 [1 _5 {. ?
142.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
     7 ?% o! ^8 t* N: ]1 D
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. 
     1 g" Q2 |; l" e' k+ Z* \& U
145. 
     , K! Z" o+ G8 ?. X# n4 K) c5 [/ h
146.         /*配置中断优先级*/
     & z3 D, @  x! @; ?! i  K9 x: g8 C" D
147.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =  TIM1_CC_IRQn;   //TIM1捕获中断
     / {: K7 E$ Z3 Z7 D
148.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     
149.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     
150.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     
151.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     + _, I# {" t4 @) S" R) ?6 `2 b, Z* g' [
152. 
     
153.   TIM1_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     
154.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     ( O. |7 f0 ]9 _/ [+ ]: W$ a
155.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
     
156.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
     ' C+ t; @3 F/ V8 C' a) \% e' [
157.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x03;   //Filter:过滤
     % [' v. H% e1 `1 e
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
     ; a. w5 D1 W3 ?( O
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
     . d  v0 K1 K* g8 t/ J3 P, J
165.   //TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
166.   TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
     , [  b( K* L1 W. E
167. }
     - R2 r( O0 ~+ j9 w
168. 
     7 {, q  v5 o& K# J4 h+ `0 T$ w" R
169. 
     
170. void TIM1_CC_IRQHandler(void)
     
171. {
     
172. 
     ' x/ O" g( R+ `4 r/ \4 c  t5 a( e
173.         {
     + X7 k+ I, F8 y- Z: i$ M* N
174.                 if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     
175.                         {
     ) H: ^1 C$ B# k5 y0 \4 a2 }* s5 {
176.                                 duty_TIM1    =   TIM_GetCapture1(TIM1);          //采集占空比
     ) H4 Z6 V+ U* P* v. a
177.                            if  (TIM_GetCapture2(TIM1)>600)         period_TIM1        =        TIM_GetCapture2(TIM1);
     
178.                                 CollectFlag_TIM1 = 0;
     / t# q# a0 G: G4 f
179.                         }
     
180.         }
     ) Q8 d( ?3 W* }" x
181.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
182. }
     ( Q& J+ ]1 {& s! w' g; y, g
183. 
     ( v' z" C- c2 N" G2 j
184. 
     
185. /*功能名称TIM2_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
186.   描述      PWM输入初始化*/
     ) h) j# E( P' r# W( }; G7 T
187. 
     / d* x5 E0 {" Z+ r# B) G+ f  L" W
188. void TIM2_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
189. {
     3 a9 D0 J  q: C% ?
190. 
     
191.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //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
     * j  Z  t+ o( T
194.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     / n- z7 M/ e9 M+ C! z5 W3 ]
195. 
     
196.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);     //Open TIM2 clock
     " S9 E8 {, ^0 `! c4 K: Z
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
     + u) d$ J! o) p1 {. ~5 }1 K  d
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
     - g% [, P$ h2 G$ K
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);
     . {; r: G9 {, c, ~- h0 g
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
     : I1 _8 s& C/ a
210.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
     ( k" ~  i4 [/ _- c
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
     4 J$ G, x: h. E2 T% U3 w7 S
212. 
     6 z  M" E' L+ h' k3 I
213. 
     $ Y6 N7 I/ A" a5 Z8 {" C8 N) h
214.         /*配置中断优先级*/
     ; y  S: g: \: h$ t9 r$ H! o/ w
215.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
     
216.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 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;
     6 o, P: I! ~' s" x' a* n* e
222.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     
223.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
     % O6 [! Y( p4 X) @/ n1 R' F1 ~. m; D5 N
224.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
     
225.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;   //Filter:过滤
     0 X6 F; T% L1 e. U! m7 D' M0 K
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
     ) G3 O) |2 A+ ^9 G' e, R
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
     3 ]8 q  j+ g( c. o& u
233.   TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
     
234. }
     
235. 
     
236. 
     
237. void TIM2_IRQHandler(void)
     
238. {
     * ?& z7 r' H1 t
239.         {
     
240.                 if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     6 C+ I/ O, p( Q# v+ N1 `) t( G" ]
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;
     3 A2 \7 D, E, w" V5 a" u
245.                         }
     
246.         }
     
247.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
248. }
     ( P2 \0 W( g$ Y+ y1 O
249. 
     
250. /*功能名称TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     ! R- s9 [  d# ~7 V5 ]
251.   描述      PWM输入初始化*/
       A* v, S! Z6 k4 J& I5 e4 S
252. 
     7 m' B# ^5 d5 S7 a, u/ F' P
253. void TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
254. {
     , J( @* `& N( ?8 q# ~
255. 
     $ d0 K0 ^* {* Z3 `
256.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //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
     8 m! Q' v5 F  t6 p
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
     ) y3 ]+ U1 S  s/ X! g1 \  t5 ^
266.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     
267.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
     
268. 
     8 h6 {2 D$ |, k5 F2 c: I* R
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
     + V% ^) @6 v/ ?
271.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
     ( H( F8 o0 f+ j* W' X
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. 
     / c3 Z' A' Q; D& k6 V
275. 
     
276.         /*配置中断优先级*/
     
277.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
     
278.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     + d7 f& Z# @* I$ b) J4 ^
279.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     
280.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     5 W  `; k' g8 Y# G5 o5 g6 T
281.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     
282. 
     
283.   TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     
284.   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     - s) v+ {9 Y& h0 B* s9 J( v, `
285.   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
     
286.   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
     9 p/ m. q+ v4 F2 z1 W+ U
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
     0 O7 T  L( L8 e5 i% w
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
     + Y# e* ?2 S  J4 k0 @& i2 H
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
     4 l+ m; l0 w) I
295.   TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);
     . t. @5 `" [/ _9 T
296. }
     
297. 
     " f) ]( \5 V6 ?2 U" q
298. 
     
299. void TIM5_IRQHandler(void)
     0 b( H4 m' y+ K. J6 j* ]
300. {
     / w7 K: ~8 M0 ~+ t; |$ Y
301.         {
     
302.                 if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     + W; F# Z9 N4 u& {0 K7 s+ j
303.                         {
     ' h% y4 e6 R: G% t4 j: N
304.                                 duty_TIM5    =   TIM_GetCapture1(TIM5);          //采集占空比
     1 t( O' W- p9 I, j4 I2 `
305.                         if  (TIM_GetCapture2(TIM5)>600)         period_TIM5        =        TIM_GetCapture2(TIM5);
     
306.                                 CollectFlag_TIM5 = 0;
     
307.                         }
     7 d6 E4 J7 @# k3 s
308.         }
     
309.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
310. }

复制代码

PID部分：
$ Z* `0 B" u! ?0 D8 q& z+ K准备部分：先定义PID结构体：

1. 
   * @! s9 j9 K, O) ^; V: P- E( m8 C
2.     typedef struct
   
3.     {
   & K: q7 x4 g( }3 _6 n+ c
4.     int setpoint;//设定目标
   
5.     int sum_error;//误差累计
   : N! f) L- ]; O  [' Q! m9 c
6.     float proportion ;//比例常数
   0 Y9 a( x8 a: Q2 E
7.     float integral ;//积分常数
   
8.     float derivative;//微分常数
   3 m' E( {- S, U4 o: z
9.     int last_error;//e[-1]
   
10.     int prev_error;//e[-2]
    , ]( S. h8 a: R0 w( ?" M6 V
11.     }PIDtypedef;

复制代码

- ?7 B. e/ Q" r2 }. U! U" |
& |; p- ^  A/ i+ s  v4 L
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：
2 M( L9 U1 v, s9 M+ s+ z

1. float  Kp =     0.32  ; //比例常数
   + _. B- T: `  |: G6 e! n
2. float  Ti =                0.09 ; //积分时间常数
   
3. float Td =                0.0028 ;  //微分时间常数
   ! p: w$ J2 r" b1 u
4. #define T                  0.02 //采样周期
   ) T( @5 h4 u5 n: m6 D7 _4 l# q. o
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

% \: i% `, \; e4 r9 [" H9 H
' i& F; Y2 l  pC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？
8 H. n; |' S4 [3 H2 a2 V
* e  c- I1 {) J6 iPID.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
   9 {( Y. ]) T2 u
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
   - I, z1 d) T& ^" ]" u
5. void PID_set(float pp,float ii,float dd);//设定PID  kp ki kd三个参数
   - T* e0 I" V# P( G+ k
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

6 o, ?- B9 C+ ?, o2 y1 k- pPID处理过程：
+ A) b, q8 w2 e* W5 k; K: W# F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。
3 K! F) O- {$ a5 U
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：
" F2 B) C- f0 B0 p% w3 `! X" e

1.     int incPIDcalc(PIDtypedef *PIDx,u16 nextpoint)
   ' Q8 }1 R% h. ?  W4 t
2.     {
   
3.     int iError,iincpid;
   
4.     iError=PIDx->setpoint-nextpoint;  //当前误差
   3 F0 V+ C/ m- ^) B- i# i
5.     /*iincpid=                                               //增量计算
   : a. |7 @3 E0 w- P' ]3 n
6.     PIDx->proportion*iError                //e[k]项
   * l, f$ d  f4 k1 Q8 G/ O3 k3 ]
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
    2 S' y, g3 `  _7 o0 x* D# W
11.     PIDx->proportion*(iError-PIDx->last_error)
    
12.     +PIDx->integral*iError
    
13.     +PIDx->derivative*(iError-2*PIDx->last_error+PIDx->prev_error);
    
14. 
    5 k! U! `0 i6 |9 G8 y2 C1 A) I8 S
15.     PIDx->prev_error=PIDx->last_error; //存储误差，便于下次计算
    
16.     PIDx->last_error=iError;
    5 g: O. k$ C( X" n3 W& q$ b- j
17.     return(iincpid) ;
    
18.     }
    
19. 
    $ @& c% p" E' q  d! i+ X
20. 
    
21. 复制代码
    
22. 
    
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。
    $ `; r! b( k# Z* A# v# W3 k
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）
    * ~% m6 \  S! W5 l
25. 相关代码：
    $ P; W$ Q6 ]3 t* v; R
26. 
    
27. 
    
28.     void TIM6_IRQHandler(void)        //        采样时间到，中断处理函数
    
29.     {
    
30. 
    $ A  y( l5 W0 B5 A6 k: p7 L) h
31.     if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)//更新中断
    0 U6 C+ c8 R% I$ r
32.             {
    & {7 B% L1 ^, ^# \
33.             frequency1=1000000/period_TIM4        ; //通过捕获的波形的周期算出频率
    % U: Z. ]7 D& U8 W
34.             frequency2=1000000/period_TIM1        ;
    
35.             frequency3=1000000/period_TIM2        ;
    
36.             frequency4=1000000/period_TIM5        ;
    
37.     /********PID1处理**********/
    7 @3 r2 n6 z( W6 ~+ O
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
    % ^- Y/ q* c4 F4 j9 K
40.               frequency1=0; //清零
    5 j: o& }, ?. i' x. d
41.          period_TIM4=0;
    ; v! ]+ i) [& g3 N0 R, Y
42.     /********PID2处理**********/
    
43.              PID2.sum_error+=(incPIDcalc(&PID2,frequency2));         //计算增量并累加  Y=Y+Y'
    
44.              pwm2=PID2.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    + B, n' _; Z6 `/ U- K- G( @
45.             frequency2=0;
    % @- ?" r5 l/ Y0 m
46.             period_TIM1=0;
    % D+ P& n- d0 M: e
47.     /********PID3处理**********/
    0 x. [9 y( J4 R
48.              PID3.sum_error+=(incPIDcalc(&PID3,frequency3));          //常规PID控制
    
49.             pwm3=PID3.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    
50.             frequency3=0;
    
51.             period_TIM2=0;
    
52.     /********PID4处理**********/
    / k- y' e5 d/ v
53.                 PID4.sum_error+=(incPIDcalc(&PID4,frequency4));         //计算增量并累加
    
54.              pwm4=PID4.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    * S( x% M2 g6 m% l+ g
55.             frequency4=0;
    7 S8 T5 v! c* a7 B- t2 v' U& o, P
56.             period_TIM5=0;
    
57.               }
    
58.     TIM_SetCompare(pwm1,pwm2,pwm3,pwm4);             //重新设定PWM值
    9 v. M7 V. P. w* R
59.     TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); //清除中断标志位
    2 z, U; U( f9 z1 f
60.     }

复制代码

上面几个代码是PID实现的关键部分

/ d6 ?; X, m% |* k! L; k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.
' G# |1 a3 B7 M: R# d2 E# K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。
! _6 g! b& f! c! ?9 Z# q! O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。
9 Z; ~2 o$ x- [' P# B最后的波形是这样的：
  R5 R- ~8 ^3 x! v
最后欢迎大家拍砖，有批评才会让我更加进步！
& M" O$ `% S  H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
  p3 `" g7 m* U. h* j, a: v* N

大佬，这样插代码效果更加哦
. C; B  ]2 S9 h8 C. w7 F

1. 测试代码
   
2. 测试代码
   ) `- ~' h1 H# ?9 x3 G
3. 测试代码
   
4. 测试代码

复制代码

: @. y; t; l7 b2 n" j& h
0 A3 X& g7 Y+ \& v  q' }. _

nyszx 发表于 2017-12-26 15:41
再付个网上的资料

这是个好东西
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

点击文件名下载附件

我马上改过来

学习了，谢谢！
) J. k+ c( p. `. Q$ }3 O8 O' k

不错，学习了

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学习一下！

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