- p. w% t% `7 h; [
原帖：【分享】增量式PID的stm32实现，整定过程
4 j8 X4 Q+ V* e, X: R) z0 E原文网址：http://www.amobbs.com/thread-5575823-1-1.html
, A& A. ^8 f3 Q- E6 ~1 g出处：阿莫电子论坛
作者：tim4146
; j: t' F6 U7 h# M1 z4 P- W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~
  W  A# M% f/ {, o6 Z% |/ h; {
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。
& L1 `- \1 X" f! v) e$ j" g资料上比较多的是：

7 p! P& D8 _$ L* ?" B0 u5 b) z$ ]* D还有一种是：

# ^# ^& f& M, R! Q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）
& Q" A, q' S! ~! S* \  X( U% j( o: K
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
- F8 R- v  [4 P* w: S$ [  H, vPWM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。

; }3 Y) q* _( g5 J# ?0 ^* I9 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
5 p. B0 `3 A: S/ [- K4 f四路捕获分别是TIM4  TIM1  TIM2  TIM5   ，对应引脚是：  PB7 PE11 PB3 PA1
) T, O/ \3 U7 G% O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：
, d: i$ t) ^/ B% o/ L& v0 U

1. /*功能名称IM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   0 Y5 C0 o* X) q0 L. K  M, U( e
2.         描述      TIM3产生四路PWM
   
3. */
   
4. void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   . Y9 G' H+ ]* c+ W' i7 J
5. {
   & z0 Q( _2 N4 w5 w
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   
8.         TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   
9. 
   
10. 
    8 J9 H1 R8 a9 A( ]  M# H8 I6 Z
11.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    - d+ k6 t& r/ X
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
    - V, W. z3 X$ g' a0 f
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
    & F! J, t( [3 v* n( y& k
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
    " A" g$ e8 u6 g
17.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //初始化GPIO
    ! V* k' j0 [1 n6 `
18.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
    : z' z+ \- g" b/ _' ~4 w" t" G9 |
19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    3 U9 Y+ S( U# ^8 U7 G* R: o
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
    & n& T1 ?  \0 S% U! b: ^
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
    % i7 n# N2 Q8 o8 M7 ^
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
    - c$ ?9 S% E) e$ H
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
    * A# h- ^2 F2 b+ b( B( f' G
36.         TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR1上的预装载寄存器
    3 V! k# i  Q& I0 F
37. 
    - [" v; }" j  w
38. 
    * ?$ K! m# r+ D
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
    4 f4 e9 n( |; m9 ]+ r8 M2 B
41. 
    
42.         TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
    - J9 C; m+ X* g+ v/ d6 A" h
43.         TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR3上的预装载寄存器
    
44. 
    % n- Q, M7 L! t$ r/ M
45.         TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
    4 b) m7 {2 Q$ ~  c/ e
46.         TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIMx在CCR4上的预装载寄存器
    : o  R+ i. ~$ J5 g0 f
47. 
    6 f4 c' Y6 u& P. u- M  j' O4 a! j! @
48.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
    4 H! I  R) X: t/ F( G2 z0 ?2 T( [5 ?6 C; r
49. 
    9 Q7 h3 n# U9 t; @4 R" ]
50. 
    
51.         TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设
    
52. 
    
53. 
    8 z; i0 T. M% C
54. }
    
55. 
    * D7 @% T. Q) U# {* ~
56. 
    / l& k. B1 {, _0 ]) N
57. 
    
58. /*功能名称TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    + E7 |1 ^% A3 Z# [
59.   描述      PWM输入初始化*/
    
60. 
    / r' ^  `2 _* \* S
61. void TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
    
62. {
    
63. 
    
64.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
    
65.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
    3 {! M$ |/ J: a9 Q9 Y( d( ^# 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
    1 [1 ~' N  j% v: `9 F! i0 F6 O$ x
68. 
    
69.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);     //Open TIM4 clock
    / I6 q0 f0 S8 |% E
70.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //open gpioB clock
    
71. 
    
72.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;             //GPIO 7
    : c' m! N2 o/ y+ m  |
73.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;          //上拉输入
    
74.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    $ j! V" r$ u0 n7 X/ ]" e
75.   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
76. 
    ) e) R0 P9 A& O
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
    / R9 j7 Z4 C/ a
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
    ; I( R( a) M' M  k9 w' d2 J$ I: q
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);
      r2 a" `0 ~# y& n; P, i
90. 
    3 w& ~$ h$ n7 ^6 d! j% N- x+ k
91.   TIM4_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
    
92.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    
93.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    , o5 X: h2 K( l. ]; G  U
94.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    
95.   TIM4_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;   //Filter:过滤
    " y1 a2 C, `$ U- s0 K- p
96. 
    % x; N1 U  m+ {) j
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
    4 N) z* n3 ~% K5 H  t) ?
99.   TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset);  //配置为主从复位模式
    * {# p% R7 O" Y8 v
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
     2 R. X$ S* m/ Y
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)
     * W$ w) l& A! v1 Q; t7 _
108. {
     9 g) p' v) ^) B9 d" z
109. 
     6 ^" v/ m& ]. z1 _! w
110.                 if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     ) k. M/ m$ \. z9 A1 r" E6 Z/ F
111.                         {
     & _& p  ?# o; e  g
112.                                 duty_TIM4    =   TIM_GetCapture1(TIM4);          //采集占空比
     $ \. I) V  h: u! p* }. i5 i
113.                if  (TIM_GetCapture2(TIM4)>600)         period_TIM4        =        TIM_GetCapture2(TIM4);//简单的处理
     
114.                                 CollectFlag_TIM4 = 0;
     1 V* p0 g- e5 f6 W2 z
115.         }
     & i) L* P2 s" M! J
116.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
117. }
     
118. 
     0 I2 @0 k8 w" l8 S3 Z; k
119. 
     
120. /*功能名称TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     1 l" |. U6 s4 u- b
121.   描述      PWM输入初始化*/
     
122. 
     
123. void TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     ; A: k7 o- G' m2 r( V7 k
124. {
     / B& i$ A. p  f. m* b: l" {/ ~# N
125. 
     
126.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     
127.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
     $ K5 j$ n' N( d/ R( J
128.         TIM_ICInitTypeDef  TIM1_ICInitStructure;                 //PWM配置结构体
     
129.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     4 B+ `9 n& e1 f. T9 R1 l6 }
130. 
     6 Z) ^" ^9 V$ J2 }. V
131.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);     //Open TIM1 clock
     2 F( S0 J3 s  t. R: Q$ O
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
     2 G$ _6 \' N6 |) i  a
134.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;             //GPIO 11
     - G( [7 p! U1 j& g9 X7 r6 j
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);
     # I, N7 S! W1 J5 ]& V3 M! B
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
     0 ?" H) E- ?* r* Q6 P/ m6 ]- L9 r% D* g
144. 
     5 L/ B* z4 W+ Y& \9 Y$ f
145. 
     
146.         /*配置中断优先级*/
     / I4 [% _6 l! J8 G& Q
147.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =  TIM1_CC_IRQn;   //TIM1捕获中断
     5 d5 S6 s6 l# m' Z" x
148.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     
149.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     
150.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     
151.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     8 n5 e4 |: v; s& x# L3 K
152. 
     . N' C$ Z: T7 d
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
     4 Z$ N. S* m  C7 L9 w
160.   TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_TI2FP2);     //选择有效输入端
     3 T$ O) S; j& h: r, O+ D2 b
161.   TIM_SelectSlaveMode(TIM1, TIM_SlaveMode_Reset);  //配置为主从复位模式
       K: S$ Q' L0 o2 i" j% W
162.   TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//启动定时器的被动触发
     ( Y( `# k$ d% X% D  G) X( i
163. // TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE);          //中断配置
     4 v  s  q  d9 H% s" \
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
     9 y5 @" a! i1 a* Y$ M3 i
166.   TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
     $ z  E! i) M( E) K, y( F
167. }
     
168. 
     
169. 
     
170. void TIM1_CC_IRQHandler(void)
     6 R6 U/ T4 E4 D% ^
171. {
     7 m. c7 B, M  U  I' P
172. 
     
173.         {
     
174.                 if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     % v! B9 a+ M6 m- c; C
175.                         {
     % d" B! A2 G8 h: {1 _
176.                                 duty_TIM1    =   TIM_GetCapture1(TIM1);          //采集占空比
     
177.                            if  (TIM_GetCapture2(TIM1)>600)         period_TIM1        =        TIM_GetCapture2(TIM1);
     ( _& V7 z# ], n0 S4 `  |' v0 |
178.                                 CollectFlag_TIM1 = 0;
     ! g! Z  w7 a6 I9 e$ a! U
179.                         }
     
180.         }
     , s6 H5 \2 ]* o- L3 t( \2 `
181.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     . E! \/ w* v* |* S
182. }
     
183. 
     4 J) K# ^; v6 {* q7 h
184. 
     ' n% a6 V& q3 J3 n# }8 A
185. /*功能名称TIM2_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     " \; w/ U2 a# w
186.   描述      PWM输入初始化*/
     
187. 
     
188. void TIM2_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     
189. {
     . Q8 X5 o) v. \( [. [
190. 
     
191.         TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;        //TIM的初始化结构体
     ' Q5 x5 ]! B, o, L
192.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                        //中断配置
     ( ?- z% n2 X( w$ m7 L/ r0 f$ {
193.         TIM_ICInitTypeDef  TIM2_ICInitStructure;                 //TIM2  PWM配置结构体
     : Z1 d9 b: I3 }9 [: u5 `
194.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     ' G: j( k" D3 [0 q4 F, d9 V
195. 
     & [3 S; @0 W. A2 h7 q
196.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);     //Open TIM2 clock
     $ o& K1 W( ]) s% p& Q0 o& T
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
     2 o4 v3 W/ U6 p
201. 
     
202.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;             //GPIO 3
     3 j" I- P+ i" L7 u) o
203.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_IPU;          //浮空输入 上拉输入
     / e6 b$ l( h2 A
204.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     
205.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
     # z. H0 n, ^/ d; s( S0 p1 s
206. 
     6 Y; A8 O- `9 ^1 {" |0 E+ M# l
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
     7 f+ z# x$ V; q( d+ P: V  G& g' T# W- Y7 {
209.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
     8 e# y# C% O" _# ^) @
210.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
     . ^: N  g5 ]# V* ^+ l9 I, S
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
     2 |* M$ `3 t, O! M3 q2 k  w) `
212. 
     $ l7 _* J8 h8 H* F& A$ ?: h
213. 
     
214.         /*配置中断优先级*/
     
215.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
     + [/ q0 S7 \) M0 Q  Y% X) b
216.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     
217.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     2 a  f2 w% @, m3 R" h, K" E
218.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     " C8 W7 |( q7 O: L( }# I
219.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     9 c) k5 g. S5 s' Z6 j+ E) {0 Y
220. 
     . U8 W6 T8 `$ q; B0 Q- `
221.   TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
     " W" @9 t( M4 G0 m9 e
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. 
     2 h6 y% s. Q. {% q; V
227.   TIM_PWMIConfig(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);     //PWM输入配置
     - L5 z! \7 s3 H; c
228.   TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI2FP2);     //选择有效输入端
     & x3 \7 c/ |5 J. p
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
     ! V+ D. a6 O; _( Z
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);
     * F; k& X3 p, t( C% [2 @' b
234. }
     4 b7 {; i9 I3 U8 M; e
235. 
     1 {( F+ J% b( x
236. 
     " k8 y% |% M. \2 _$ d8 y3 j
237. void TIM2_IRQHandler(void)
     4 s" H9 |" ?' f  z# k9 U% \8 S
238. {
     / u9 a" j7 a/ D6 L+ x2 n  H
239.         {
     4 V! [+ Z! y( v5 {4 f/ b' ~
240.                 if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     9 ?6 h3 T4 D! {
241.                         {
     0 ~0 _( P1 h& @& t  H
242.                                 duty_TIM2    =   TIM_GetCapture1(TIM2);          //采集占空比
     
243.                            if  (TIM_GetCapture2(TIM2)>600)         period_TIM2        =        TIM_GetCapture2(TIM2);
     : [9 M8 y# s% g' s7 s$ G
244.                                 CollectFlag_TIM2 = 0;
     " H4 e& j, s6 W
245.                         }
     
246.         }
     
247.                 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
248. }
     ' a: D) R' c( G. R1 y
249. 
     9 x7 k- K# z8 C& P; g
250. /*功能名称TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     2 v( ]9 F2 j8 U" L
251.   描述      PWM输入初始化*/
     + D! A+ d5 A- m( g4 o) g
252. 
     , A" k0 ~/ t7 D( l" s1 [- T
253. void TIM5_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
     8 U, N0 ]: M( {0 H2 ]
254. {
     
255. 
     
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
     ; q- A  {7 M" r; ^& f
259.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                         //IO口配置结构体
     
260. 
     - B% Q# t0 E# ]% r% \
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;
     0 y( b2 C% w! [$ D: ~
267.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
     
268. 
     - }" ?' A* n& F/ ^5 J2 j+ _
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
     ; S! F( z4 n5 Q5 }
274. 
     : ~6 Q* h9 `, S, |7 @+ a+ R! M
275. 
     5 X+ y7 E' P" I8 V5 k* W6 `/ H
276.         /*配置中断优先级*/
     , h. u  G# b4 [* `- @$ P8 r
277.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
     . d( d4 R8 }0 o. x. T; w5 Y
278.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
     2 ]2 [. Z$ ^0 p3 V4 M+ r
279.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
     : R% M  r+ L& v. U4 C
280.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
     ' [& ^( V/ M3 n# E* N/ q# O7 K" L
281.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     
282. 
     8 O3 d' g, ]; f! _! a8 X
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. 
     / R8 c- W1 j+ |. ?3 E; f. `
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
     ( M) T+ I) Q2 G
291.   TIM_SelectSlaveMode(TIM5, TIM_SlaveMode_Reset);  //配置为主从复位模式
     6 O, U# J9 k5 m) _( @; m8 g! y
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
     0 I9 y% a' v3 G" n- k
295.   TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);
     
296. }
     
297. 
     
298. 
     
299. void TIM5_IRQHandler(void)
     0 v, x9 E! D: U* J
300. {
     * }1 o9 G! t: c
301.         {
     
302.                 if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
     7 M. n+ W8 X$ B& o
303.                         {
     
304.                                 duty_TIM5    =   TIM_GetCapture1(TIM5);          //采集占空比
     
305.                         if  (TIM_GetCapture2(TIM5)>600)         period_TIM5        =        TIM_GetCapture2(TIM5);
     
306.                                 CollectFlag_TIM5 = 0;
     
307.                         }
     & @4 x3 l7 o: C
308.         }
     % o& G+ d: r8 S: `: d  W# \  N  C
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：
: g6 F9 ^) `4 {准备部分：先定义PID结构体：
: K, i. I: X6 ?9 J

1. 
   
2.     typedef struct
   : h* F8 \" M8 w$ L9 _
3.     {
   
4.     int setpoint;//设定目标
   
5.     int sum_error;//误差累计
   - ?" K7 Z9 p6 {* K
6.     float proportion ;//比例常数
   
7.     float integral ;//积分常数
     N5 m: x4 h! T
8.     float derivative;//微分常数
   
9.     int last_error;//e[-1]
   
10.     int prev_error;//e[-2]
    7 n) S) O% n2 X+ l' @: F
11.     }PIDtypedef;

复制代码

- w) a+ e6 m# X  \% F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
   , \& N4 t4 p  B# y  p
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

, ]& V% P! u, m
( B9 X4 I; u4 LC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？

2 [; f$ Q3 K+ Z: B6 `2 y# }. K6 b6 {: rPID.H里面主要的几个函数：
9 X3 `' ~* x' `7 F

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
   % O0 K$ Z) G) e: v+ X
3. int incPIDcalc(PIDtypedef*PIDx,u16 nextpoint);           //PID计算
   
4. void PID_setpoint(PIDtypedef*PIDx,u16 setvalue);  //设定 PID预期值
   * j8 v2 @5 D" H4 X
5. void PID_set(float pp,float ii,float dd);//设定PID  kp ki kd三个参数
   2 L! c/ s; j, e
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

7 k5 d2 d% Y) F6 Q) J8 I
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
7 o4 O* N( D2 s+ ~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。

: p! Z) [9 Y) T- k$ R4 I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：
6 O3 w+ {$ j1 p+ T4 K4 ?+ o# t

1.     int incPIDcalc(PIDtypedef *PIDx,u16 nextpoint)
   - T! I! [* U6 N9 e/ u$ ]( [' E: [
2.     {
   8 i1 t- L) @' q; u
3.     int iError,iincpid;
   
4.     iError=PIDx->setpoint-nextpoint;  //当前误差
   
5.     /*iincpid=                                               //增量计算
   : B0 @4 I4 K  W* q. n  l
6.     PIDx->proportion*iError                //e[k]项
   % [6 j% v7 r* [$ T. M
7.     -PIDx->integral*PIDx->last_error          //e[k-1]
   
8.     +PIDx->derivative*PIDx->prev_error;//e[k-2]
   4 Z# Q+ e, ^4 @/ g/ I
9.     */
   
10.     iincpid=                                                          //增量计算
    
11.     PIDx->proportion*(iError-PIDx->last_error)
      m9 `! m* o6 a- H! U" L! i
12.     +PIDx->integral*iError
    * r: R) ]0 [: ?
13.     +PIDx->derivative*(iError-2*PIDx->last_error+PIDx->prev_error);
    7 B; V) o+ w8 N2 `. a7 \
14. 
    8 i2 f$ ?- R6 d
15.     PIDx->prev_error=PIDx->last_error; //存储误差，便于下次计算
    
16.     PIDx->last_error=iError;
    . p' q+ O0 o# F/ {4 g0 o3 H
17.     return(iincpid) ;
    4 }) J1 d  H- A$ _5 w
18.     }
    7 S; t0 `2 u) v9 m2 `  p7 J
19. 
    
20. 
    " F3 m( f$ s: b3 A9 X3 ^
21. 复制代码
    $ Q8 `; O1 z0 {  z
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。
    ' K% Q1 C5 l/ \8 D0 O) x. |. a
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：
    4 V  y: e7 Q4 E' @
26. 
    9 c! B; y# z+ h, a! x% @7 @  ^8 F% O
27. 
    
28.     void TIM6_IRQHandler(void)        //        采样时间到，中断处理函数
    ; t4 z: _  z- D& Z
29.     {
    % N& I# f0 _) a
30. 
    & s7 L/ Z& q: ?) G& ?
31.     if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)//更新中断
    
32.             {
    , d. U' W7 P( s
33.             frequency1=1000000/period_TIM4        ; //通过捕获的波形的周期算出频率
    4 ?* w* F8 U4 r; c
34.             frequency2=1000000/period_TIM1        ;
    ; ^7 s1 s8 ~, `5 x" H3 j
35.             frequency3=1000000/period_TIM2        ;
    # i. \5 x( \2 e! g* d7 ]% n# }1 W
36.             frequency4=1000000/period_TIM5        ;
    
37.     /********PID1处理**********/
    
38.             PID1.sum_error+=(incPIDcalc(&PID1,frequency1));         //计算增量并累加
    ' t! B+ n% u, ]% I
39.            pwm1=PID1.sum_error*4.6875  ;   //pwm1 代表将要输出PWM的占空比
    
40.               frequency1=0; //清零
    " F# P! E8 c8 R1 F; s; m
41.          period_TIM4=0;
    
42.     /********PID2处理**********/
    
43.              PID2.sum_error+=(incPIDcalc(&PID2,frequency2));         //计算增量并累加  Y=Y+Y'
    - d" T# p6 S* X
44.              pwm2=PID2.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    & d  c- V; Z9 G  c" ]
45.             frequency2=0;
    8 e% O  }& z6 ]& _% X# {
46.             period_TIM1=0;
    ; ~4 ?# p+ ]0 f4 A/ y7 E( C1 Y6 X% _
47.     /********PID3处理**********/
    " p, I$ D4 r+ o) ~$ 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
      P  Z: g: ]* k+ l6 l
50.             frequency3=0;
    
51.             period_TIM2=0;
    4 v8 n6 N& i& v
52.     /********PID4处理**********/
    # [  }/ s1 S! Y* \
53.                 PID4.sum_error+=(incPIDcalc(&PID4,frequency4));         //计算增量并累加
    + {4 `+ ]  K1 r, `
54.              pwm4=PID4.sum_error*4.6875 ;   //将要输出PWM的占空比
    1 x) V/ G; O) N5 q- `) L
55.             frequency4=0;
    
56.             period_TIM5=0;
    
57.               }
      [; K8 H" E5 q3 f
58.     TIM_SetCompare(pwm1,pwm2,pwm3,pwm4);             //重新设定PWM值
    
59.     TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); //清除中断标志位
    $ b- W+ g1 _* _( B' e& c
60.     }

复制代码

+ N; W  Z+ T/ c/ a$ Z& C8 K2 l
上面几个代码是PID实现的关键部分

整定过程：
2 E, r* f, u! c2 w  S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.
  n( Q8 ^8 x2 z" j" ~, M* b( l) p; Z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。
! ]  ~4 o. U) W6 x/ a0 d+ Y5 l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。
1 ~) A* P0 b/ C$ o: w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：
' T3 H2 P! l, I6 W2 E* ?7 l5 n' z3 o
最后欢迎大家拍砖，有批评才会让我更加进步！
& h4 M0 P$ |$ v' l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
$ q% a; d; ]$ y$ d+ O) L1 b

大佬，这样插代码效果更加哦

0 j* R3 r1 R6 W

1. 测试代码
   
2. 测试代码
   4 f% @& |- |; W  ~
3. 测试代码
   ' @. _( B/ c, c8 K' c8 E- s
4. 测试代码

复制代码

. l: F! B8 c, ^3 e8 I1 I0 n$ a3 @
; g; v1 z: k' m3 D/ ]

nyszx 发表于 2017-12-26 15:41
) {- W8 [: n2 W& A! s1 ?再付个网上的资料

  _8 o  {1 q, }这是个好东西
' d8 Y* t  }/ q5 N  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

点击文件名下载附件

我马上改过来

学习了，谢谢！
' |. i4 k. q3 b* K  a

不错，学习了

学习了，正好需要

学习一下！

学习

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谢谢分享！！

赞，学习一下

有空学习。