, X8 K5 {: E& l# A" i, K+ D
5 Y6 r; x* s4 ]8 ~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
2 K% Y+ G9 t! I7 J作者：tim4146
' Y4 C9 K+ W8 c3 F" v9 h% i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。
; g+ E8 x9 D9 E, ?也下面我分享一下近期的这些工作吧。欢迎大家批评指点~
1 |5 m+ ^- Z- w, {9 G
7 h% ~9 C- ^1 d: w# u8 Y$ b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：

3 ?: A7 ]% s2 D; X还有一种是：

3 a0 i* H2 E' Y* v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）
0 ]3 E* _7 w! G
硬件部分：
9 w: M( {: C6 L2 s# s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
, p! E, j) ]6 l9 ~: ~9 E
软件部分：
' S1 _8 O" y3 B0 H% z3 f- TPWM输出：TIM3，可以直接输出4路不通占空比的PWM波
3 _1 X' [, }* Q. K6 V0 F0 [2 KPWM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
4 }  E3 O' R6 K) L  {2 ], 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。

0 {( B: Z5 r, P; ]9 ]1 H- t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
6 y6 q0 U5 p' _' V# d4 Y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：
0 f9 W/ H: q2 W1 ?" t; N

1. /*功能名称IM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
     l: M+ M' \( p( m  n! l4 F4 M+ \7 a
2.         描述      TIM3产生四路PWM
   $ K; l  e9 X7 h+ Z
3. */
   2 M; t: ^' U( G# I6 a  C; g
4. void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   / P( g+ T. ~/ c* D
5. {
   
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   - R2 w4 V+ T  @: |& _$ ]2 W- a2 d  q
8.         TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   
9. 
   
10. 
    
11.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    # z7 M* b* _7 I
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
    + @3 v1 ?( m  a! K5 i
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
    9 K5 G1 z4 W1 L1 b
17.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //初始化GPIO
    9 s) q; p- a* s4 C: J0 d
18.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
    
19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    ' h( a" Y4 U; w" x
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
    " o9 u3 i% ?0 M, R0 E6 [
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
    ) S2 s' d/ P* f: H
25.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    ' _4 A+ W& }! X5 o( u0 _# r! ^
26.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
    4 E7 J& a) z" M
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
    # r. X$ a( ~! a! B% E% n( u
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
    & n# J& L( }- N: z0 h' D# s6 ^
33.         TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
    
34. 
    1 F5 P  S/ ?: n4 C
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
    ( M$ F8 x) R* ]4 \6 ^
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
    - o" |  d9 U) z4 I$ E! _
47. 
    ( B  e9 O* u7 d+ H9 E& v
48.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
    
49. 
      X9 \$ F) s+ T
50. 
    " o! n; F1 p- ?: |9 {# z. z$ X
51.         TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设
    / i3 H" U% Q/ j! V% T+ R: o
52. 
    : c7 }; R6 U" B2 s+ M! K
53. 
    
54. }
    
55. 
    8 L7 C. b" F: p  R0 h3 p, `
56. 
    * _7 b0 p  z( H; W4 g0 i! v( `
57. 
    
58. /*功能名称TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    
59.   描述      PWM输入初始化*/
    / c' E/ f: F3 `+ z
60. 
    
61. void TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    
62. {
    : I" u5 ?, m) {* q6 S  d* q
63. 
    
64.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //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
    / I! x  y8 n' K' T
71. 
    : w) r) w4 y- T
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;
    & k. N0 h$ d8 ?
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
    ' h2 [; k: s# J
78.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    7 h) E5 o1 T# C6 C/ ^
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
    4 M5 b: X3 z; P2 O! V$ P& g
82. 
    # J/ ?2 H/ I% O4 ~- |
83. 
    6 X, l- q1 l+ ?
84.         /*配置中断优先级*/
    
85.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
    
86.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    . d+ {% V, P' E
87.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    ; m5 l2 W9 ~  p) b
88.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
89.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    ' Q! H2 u5 h* O1 T# o
90. 
    $ P. P& K" {/ [0 k: T
91.   TIM4_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
    
92.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    
93.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    9 K4 L( z' Q; `) Q4 v0 P; G1 B; y
94.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    & @1 ?: x1 G; }* l9 d- B8 g, z9 q
95.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;   //Filter:过滤
    3 G% N! E3 k  w% e
96. 
    6 l8 R1 v) s$ F% j: G7 D" `
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
    # _" i) R  Q3 j, o
99.   TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset);  //配置为主从复位模式
    . T; o5 ^4 V( g9 I9 t1 w5 ]
100.   TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触发
     2 K* y* Z& d$ Y, M" j0 F0 j9 S
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
     1 S9 c: Z+ }: o6 z
103.   TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
     : q! q/ J2 f& q/ R$ D" p8 V8 V& ^- ]
104. }
     2 U& F2 n* _: g" F
105. 
     * d- N  p' Y! L
106. 
     / w+ j+ [! c  C7 c1 n
107. void TIM4_IRQHandler(void)
     6 E+ K5 T$ c, `
108. {
     
109. 
     
110.                 if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     : @: Q, ~  [/ X/ h3 N6 z8 q
111.                         {
     
112.                                 duty_TIM4    =   TIM_GetCapture1(TIM4);          //采集占空比
     3 p  L: E" F4 d: D  S
113.                if  (TIM_GetCapture2(TIM4)>600)         period_TIM4        =        TIM_GetCapture2(TIM4);//简单的处理
     $ G$ q5 t- w7 S# K4 l' s5 A$ d: D7 P- t
114.                                 CollectFlag_TIM4 = 0;
     5 i$ f6 h+ o& Y9 n- F8 h+ a
115.         }
     2 F; q# @! h2 P' A
116.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     5 e& J' i' G( S
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 |! y9 N/ g- Z8 T5 q7 {
123. void TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     ) K6 a, @6 c& J- I
124. {
     $ n3 F1 E+ s' R: ~
125. 
     
126.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     ( X4 [# Q% s1 A2 V- O5 N% b" M
127.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
     
128.         TIM_ICInitTypeDef  TIM1_ICInitStructure;                 //PWM配置结构体
     % [. S; R; [, @
129.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     / H' B" g  V  m- z6 `% A
130. 
     
131.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);     //Open TIM1 clock
     * o; \; X  U* h1 z% g& t
132.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);  //open gpioE clock
     1 }  z1 j* I9 H! x7 X: f; y2 u
133.    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM1, ENABLE); //Timer1完全重映射  TIM1_CH2->PE11
     : U0 T6 f* F, Q- v: B0 H
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);
     # K6 z* k" u/ S: Y- }9 K
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
     ) l6 @2 Z5 w* U7 m
140.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
     # {  {, M8 F/ u3 |3 @2 G
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
     ; h( G  A; b$ z
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. 
     + F- O" u/ }' u, F0 Z" C4 y" Z* F3 u
146.         /*配置中断优先级*/
     6 w* |0 v. z7 G
147.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =  TIM1_CC_IRQn;   //TIM1捕获中断
     3 `) Y) S" H# R8 _
148.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     
149.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     
150.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     
151.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     8 O8 ~: e. j; a# r9 \. F
152. 
     5 n$ ~1 u6 X! P0 ?" x
153.   TIM1_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     ) R, {, Y: U  L8 ]* F8 w  n. ?
154.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     $ ^2 {: A" ~2 l7 }
155.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
     # _+ b/ U9 y; ~7 w0 c2 g7 ~! g
156.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
     " i) Z" i" _) x7 r
157.   TIM1_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x03;   //Filter:过滤
     
158. 
     $ N% z# B9 p& @( a5 }
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
     % r0 c. I5 m8 `) \( k
165.   //TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     ( P4 X4 q0 W! v2 B5 Z
166.   TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
     2 [. x! ~+ t; n. M, A4 C
167. }
     
168. 
     : Z5 `6 d; v8 x+ b  r1 M. y
169. 
     * @6 E" q1 J( [% Y9 o. s+ R
170. void TIM1_CC_IRQHandler(void)
     
171. {
     
172. 
     ! ?" I# ?% q/ y. \2 Q3 L! {/ Y- s
173.         {
     
174.                 if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     
175.                         {
     
176.                                 duty_TIM1    =   TIM_GetCapture1(TIM1);          //采集占空比
     
177.                            if  (TIM_GetCapture2(TIM1)>600)         period_TIM1        =        TIM_GetCapture2(TIM1);
     
178.                                 CollectFlag_TIM1 = 0;
     . ~" V+ [+ G9 {. }0 M: C+ m3 M
179.                         }
     
180.         }
     & E* ~5 y! Y2 H$ i$ \
181.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     / @/ G' a. q1 j0 m' w7 }  t
182. }
     
183. 
     
184. 
     & {! a. p2 V) C" k' o5 b$ B. X1 C
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)
     ! i$ q0 X7 |" y6 w4 W* g6 Y; z
189. {
     : K- ]0 Y/ _( l! |) M# \4 D5 T
190. 
     , d  z) n  Z: l& K  ]
191.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     
192.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
     / y  o1 `9 l5 v+ l6 l
193.         TIM_ICInitTypeDef  TIM2_ICInitStructure;                 //TIM2  PWM配置结构体
     
194.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     ' X4 q4 Q  h) u( N3 y( k8 d# m
195. 
     
196.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);     //Open TIM2 clock
     ) J' ]0 d! J) x2 C
197. // RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //open gpioB clock
     + ]2 m  i0 Z6 r- T% n# n5 r6 e) k
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
     / F; p6 B% A7 I  M8 {3 L$ B1 t
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
     $ I3 x9 V: J$ h/ y' Y1 }
203.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_IPU;          //浮空输入 上拉输入
     ' N: u6 q) R" i( o
204.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     2 `1 r$ f1 o$ S5 e
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
     * ^& v7 Y5 H2 G) E; q) 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
     
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;
     7 N4 Z9 C8 @6 r, s6 w4 E
216.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     $ y7 }. c8 [; d, W# q) B
217.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     4 W. Q& m' o) j# Z* r) k2 Z  ~4 H
218.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     ( e  e0 u1 T+ d6 R( I# ]7 j
219.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     8 w3 Q5 j  q- c. i9 H* F
220. 
     
221.   TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     
222.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     # y7 P1 d: g, n2 {) I. F# o* [
223.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
       W( N( [; v( `1 N
224.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
     & e. n8 h2 f2 x/ V+ z( J
225.   TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;   //Filter:过滤
     : u- m) l6 M  d$ t+ E. u8 U
226. 
     
227.   TIM_PWMIConfig(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);     //PWM输入配置
     " `% N' G: D0 O2 o
228.   TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI2FP2);     //选择有效输入端
     4 [( m6 e2 ?+ Z2 m4 B' H& @8 l7 g0 \
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
     0 L0 a$ `7 i' B  C
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);
     - d. R& H( z2 y0 e# a. m% `
234. }
     
235. 
     " }: `& m8 o' O) q& }7 y
236. 
     
237. void TIM2_IRQHandler(void)
     1 t7 x  N2 D5 O
238. {
     
239.         {
       d9 B$ Z# v# q- @
240.                 if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     
241.                         {
     
242.                                 duty_TIM2    =   TIM_GetCapture1(TIM2);          //采集占空比
     # O3 ?) `: {5 y% U2 K: `' C
243.                            if  (TIM_GetCapture2(TIM2)>600)         period_TIM2        =        TIM_GetCapture2(TIM2);
     7 Z* W7 F6 y0 m! R. B2 k; I
244.                                 CollectFlag_TIM2 = 0;
     
245.                         }
     
246.         }
     * W; ~% {: i! M9 g8 o& C
247.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
248. }
     # I. v9 [) W3 y6 g6 a
249. 
     " G# g1 c, l5 _. v( }& }
250. /*功能名称TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     ; d% r* Q- u+ `) C
251.   描述      PWM输入初始化*/
     5 t  m: s: @) q+ a7 x3 V
252. 
     
253. void TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
254. {
     : q6 H7 @  @5 w& @2 [3 Z
255. 
     7 t# S1 I3 N, a1 u. E* t& `: d
256.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     
257.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
     6 f( r4 ^( M  \1 o! W* E4 A: ~
258.         TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;                 //TIM4  PWM配置结构体
     
259.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     3 D' X" w% s/ B$ Z
260. 
     
261.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);     //Open TIM4 clock
     ! e7 y+ N* z  |
262.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //open gpioB clock
     
263. 
     3 v1 k5 E' D" z3 _
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;
     % d4 I2 H1 C4 Y  G$ b8 }4 z& K7 N: z
267.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
     ! c7 |5 y* o/ h" C
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
     - l; u/ q: r+ z8 a
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. 
     ( F( p$ }3 o) c1 f: x  L" [
275. 
     ( ^% m! R2 E% }
276.         /*配置中断优先级*/
       N$ |4 h; P; s. z, g9 G
277.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
     : h& S1 N: q8 F) c1 f
278.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     
279.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     + n( p# W* f; {
280.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     
281.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     
282. 
     
283.   TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
       [4 Y" Z/ L# q; X) d
284.   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
     ) H+ [7 O7 |5 W9 j
285.   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
     
286.   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
     : ?7 \) ]( v4 J6 i1 _; t! v  t
287.   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;   //Filter:过滤
     
288. 
     
289.   TIM_PWMIConfig(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);     //PWM输入配置
     : @! T7 X1 `0 h
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
     4 w+ Q6 T6 ^+ D7 y# W
292.   TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM5, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触发
     * N7 n. S" }$ ~3 H) D
293.   TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE);          //中断配置
     ( q  @3 {: C4 [) l
294.   TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
       \  N8 I( [# W3 b, x/ A, L: ?$ E- J
295.   TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);
     # Z7 L; M" H( q, l% i9 R! j
296. }
     
297. 
     / u; a- t' C  }% d/ R
298. 
     " r8 S$ _" v$ f7 ]5 P
299. void TIM5_IRQHandler(void)
     ( b7 Y3 g; c5 d5 d0 R& M
300. {
     9 B" x$ w% s! q+ U4 ^" r
301.         {
     
302.                 if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     
303.                         {
     
304.                                 duty_TIM5    =   TIM_GetCapture1(TIM5);          //采集占空比
     9 s, ~% V$ W5 u! o$ D& w6 }' [
305.                         if  (TIM_GetCapture2(TIM5)>600)         period_TIM5        =        TIM_GetCapture2(TIM5);
     
306.                                 CollectFlag_TIM5 = 0;
     ! [8 q8 M: K# ^
307.                         }
     
308.         }
     
309.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     3 Y7 v6 o2 H& R# ?$ H  O7 {( S
310. }

复制代码

8 W/ \) L  ~! e1 d' d
PID部分：
准备部分：先定义PID结构体：
& @/ U: T6 S6 \) U8 Z

1. 
   : I/ @5 v- U- M. ?
2.     typedef struct
   
3.     {
   + I/ ~) W* Z: B2 L9 _
4.     int setpoint;//设定目标
   ( x/ Y; ]2 W2 }2 c) D
5.     int sum_error;//误差累计
   1 P6 y+ n' S2 `( y
6.     float proportion ;//比例常数
   1 b& @4 V. V. P% Z3 p) O% S( |
7.     float integral ;//积分常数
   
8.     float derivative;//微分常数
   
9.     int last_error;//e[-1]
     `$ `; A. u$ L$ `. L0 @2 w
10.     int prev_error;//e[-2]
    
11.     }PIDtypedef;

复制代码

, Q5 W7 o- F+ ]2 y* r" e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：
4 x5 |6 o1 u  y: _* b

1. float  Kp =     0.32  ; //比例常数
   6 p# }: i/ O. \, b
2. float  Ti =                0.09 ; //积分时间常数
   $ X% k6 u) {2 q2 |' f
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

) z' k+ Y! b* ^# q# ^+ i8 }+ b
! u3 a- G$ r: r" Y+ n$ |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？

) E/ U( U$ j! x# g9 G8 IPID.H里面主要的几个函数：
4 K& R0 c6 j; n3 f! `( k+ h7 P6 W1 m

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
   ' S( T0 K9 H' _1 e
3. int incPIDcalc(PIDtypedef*PIDx,u16 nextpoint);           //PID计算
   / h  K1 r6 D! S
4. void PID_setpoint(PIDtypedef*PIDx,u16 setvalue);  //设定 PID预期值
   $ N  G, g/ A; B: e0 ^
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

2 H+ r# \2 ?) s" W0 k" u# G
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
% ~. e* D4 F: o5 i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。

! v9 v) i, u& H9 M/ n$ W$ f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：
& z) q2 m4 r4 @

1.     int incPIDcalc(PIDtypedef *PIDx,u16 nextpoint)
   1 f- ^- u! {2 H+ e" A$ o
2.     {
   2 U  x0 X$ F' ~" _
3.     int iError,iincpid;
   7 V" ?# V# n$ G: g( A$ U6 R
4.     iError=PIDx->setpoint-nextpoint;  //当前误差
   2 m7 L" U- l. S! j: z0 W' Q# q
5.     /*iincpid=                                               //增量计算
   : i+ P1 ?$ P, Y; U$ {1 C  F
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.     */
   4 x: ?8 A0 L6 j$ q$ ~
10.     iincpid=                                                          //增量计算
    
11.     PIDx->proportion*(iError-PIDx->last_error)
    
12.     +PIDx->integral*iError
    1 L( h: W& F4 P5 M; V9 g0 S
13.     +PIDx->derivative*(iError-2*PIDx->last_error+PIDx->prev_error);
    3 W: C3 ^* f' {
14. 
    
15.     PIDx->prev_error=PIDx->last_error; //存储误差，便于下次计算
    1 O1 S4 c; B0 a& U" M* ^" n& s
16.     PIDx->last_error=iError;
    % l" |4 K2 q7 M1 _3 E
17.     return(iincpid) ;
    
18.     }
    
19. 
    0 |& W) S$ z6 J+ u
20. 
    6 l1 h# C+ h7 {, o1 D' B
21. 复制代码
    ! [$ R! t- a2 |" Z( F
22. 
    ) k  l5 H) n4 }; p- F4 {
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。
    
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）
    , s& q. z( Z5 t( w( o, k- G
25. 相关代码：
      k! b% x) I$ ]  }
26. 
    
27. 
    
28.     void TIM6_IRQHandler(void)        //        采样时间到，中断处理函数
    * z4 b$ n. O9 ^, Z" ]
29.     {
    $ f9 s$ L! P1 i) J( t) `
30. 
    
31.     if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)//更新中断
    4 Q3 v6 Y; n/ T9 s
32.             {
    
33.             frequency1=1000000/period_TIM4        ; //通过捕获的波形的周期算出频率
    : V3 ^$ a6 j9 K6 x7 V  m0 V7 h
34.             frequency2=1000000/period_TIM1        ;
    , e6 B+ K1 i& H$ x
35.             frequency3=1000000/period_TIM2        ;
    
36.             frequency4=1000000/period_TIM5        ;
    2 l( W( B- s7 s6 F' ~, ~
37.     /********PID1处理**********/
    
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
    
40.               frequency1=0; //清零
    
41.          period_TIM4=0;
    , h$ W+ U& B" s
42.     /********PID2处理**********/
    5 o0 |- ^% P- Q2 D* ^0 v" E- g$ S, l
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
    0 @& P' x3 ^* z$ y
45.             frequency2=0;
    2 ?0 g% r! N( g# p
46.             period_TIM1=0;
    9 J; C8 i; }5 t* X8 z  A' O
47.     /********PID3处理**********/
    
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;
    9 F' u) M5 d8 ^+ `. e$ O, m
52.     /********PID4处理**********/
    ; e0 H5 u* E' u
53.                 PID4.sum_error+=(incPIDcalc(&PID4,frequency4));         //计算增量并累加
    ! E$ R& X1 C  x8 z8 q3 ?
54.              pwm4=PID4.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    % ^1 I' n; z; `3 j6 G
55.             frequency4=0;
    0 U! I, ~/ t: t# ]
56.             period_TIM5=0;
    
57.               }
    3 k) N/ B* M' h2 C% r
58.     TIM_SetCompare(pwm1,pwm2,pwm3,pwm4);             //重新设定PWM值
    8 U/ P1 F7 m- F  Y. \. w% Q" I
59.     TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); //清除中断标志位
    
60.     }

复制代码

8 X7 E( f  ~* e. ]; N
1 ~' {2 `6 Q8 i' |+ `' g6 o上面几个代码是PID实现的关键部分
  C+ ]$ B" Y+ F" O. I8 o1 r
  B' p  ]3 \  w3 S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.
7 t9 O- n9 p* A7 ]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。
: u5 F- P+ |& f2 t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。
4 I! B! {5 W) S, ]( t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。
) t: d( b  q/ @1 Q% {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：
0 `7 P8 E: L1 ^
" K# {- k. G  ~2 a* C最后欢迎大家拍砖，有批评才会让我更加进步！
. H0 q" e  Q! A$ q1 O; q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
3 H, g. f3 N1 L& k: `/ w

大佬，这样插代码效果更加哦
0 Y: @1 p9 U5 G5 j1 o4 ^9 \' P
/ w  }, C5 B: C

1. 测试代码
   
2. 测试代码
   4 V. K: g, f; l5 {3 n: m
3. 测试代码
   
4. 测试代码

复制代码

2 b  U2 r$ _- L7 _

nyszx 发表于 2017-12-26 15:41
再付个网上的资料

' \" }) w: b1 Y0 M9 P$ Y9 m* u* G3 K这是个好东西
书到用时方恨少
1 \/ o' o/ D/ P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！
5 M0 _% |! t3 M4 R  p& o+ G

不错，学习了

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学习一下！

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