QT上位機(jī)控制stm32，并利用PID控制編碼電機(jī)旋轉(zhuǎn)??
????????由于最近在學(xué)習(xí)電機(jī)控制算法之類(lèi)的東西，看到論文大多使用PID、或以PID衍生的ADRC作為電機(jī)的主流控制，于是自己也寫(xiě)了一個(gè)stm32控制L298N以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的程序，并用QT做了一個(gè)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了用軟件改變PID的參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向等功能。
一、硬件原理圖? ? ?
實(shí)驗(yàn)所用到的硬件有：
帶霍爾編碼器的直流減速電機(jī)；
? ? ? ?霍爾編碼器具體型號(hào)為JGB37-520，12V供電，一分鐘旋轉(zhuǎn)110轉(zhuǎn)（這里指的時(shí)全速運(yùn)轉(zhuǎn)下的轉(zhuǎn)速），兩端紅白兩線為電機(jī)的電源（0、12V），棕藍(lán)兩線為霍爾編碼器的電源（0、3.3V），中間黃綠兩線為霍爾編碼器的信號(hào)線（A、B兩相）。
L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；
????????L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊我們用到了其中的IN1、IN2和OUT1、OUT2以及ENA使能端、接入12V電源即可驅(qū)動(dòng)（注意：使能端ENA的跳帽要拔掉，不然就是默認(rèn)全速運(yùn)轉(zhuǎn)、拔開(kāi)跳帽后可以將其接入PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速）
STM32C8T6最小系統(tǒng)板；
用最簡(jiǎn)單的stm32模塊即可。?
12V穩(wěn)壓電源
????????這個(gè)電源接入電腦的USB接口或其他電源的USB口都可以輸出1~24V的可調(diào)電壓，電壓值通過(guò)旋鈕旋轉(zhuǎn)改變。?
二、QT上位機(jī)界面
? ? ? ? 此QT界面可以顯示你所設(shè)定的目標(biāo)速度，和當(dāng)前電機(jī)旋轉(zhuǎn)的實(shí)際速度，功能區(qū)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)速度的更改，和對(duì)PID的比例、積分、微分的修改，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)和制動(dòng)。
STM32端主要程序：
l298n.c?
初始化l298n模塊，并實(shí)現(xiàn)電機(jī) 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)功能。
#include "l298n.h"
#include "Delay.h"
#define IN1 GPIO_Pin_4
#define IN2 GPIO_Pin_5
u8 FLAG = 0;
void L298N_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
//控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)
void L298N_Positive_rotation(void)
{
FLAG = 1;
GPIO_SetBits(GPIOA, IN2); //正轉(zhuǎn)
GPIO_ResetBits(GPIOA, IN1);
}
void L298N_Stop(void)
{
FLAG = 0;
GPIO_ResetBits(GPIOA, IN2); //制動(dòng)
GPIO_ResetBits(GPIOA, IN1);
}
void L298N_Reverse_rotation(void)
{
FLAG = 2;
GPIO_SetBits(GPIOA, IN1); //反轉(zhuǎn)
GPIO_ResetBits(GPIOA, IN2);
}
pid.c?
聲明pid的結(jié)構(gòu)體，初始化pid各個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)pid控制函數(shù)接口。
#include "stm32f10x.h"
#include "pwm.h"
#include "key.h"
struct pidstruct{
float SetSpeed; //定義設(shè)定值
float ActualSpeed; //定義實(shí)際值
float err; //定義偏差值
float err_last; //定義上一個(gè)偏差值
float Kp,Ki,Kd; //定義比例、積分、微分系數(shù)
float voltage; //定義電壓值（控制執(zhí)行器的變量）
float integral; //定義積分值
}pid;
extern int32_t INPUT;
void pid_init() // pid參數(shù)初始化
{
pid.SetSpeed=0.0;
pid.ActualSpeed=0.0;
pid.err=0.0;
pid.err_last=0.0;
pid.voltage=0.0;
pid.integral=0.0;
pid.Kp=0.1;
pid.Ki=0.01;
pid.Kd=0.3;
}
void pid_set(float Kp,float Ki,float Kd) // pid參數(shù)設(shè)置函數(shù)
{
pid.Kp = Kp;
pid.Ki = Ki;
pid.Kd = Kd;
}
float pid_process() // 簡(jiǎn)易位移式pid
{
pid.SetSpeed=INPUT;
pid.err=pid.SetSpeed-pid.ActualSpeed;
pid.integral+=pid.err;
pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last);
pid.err_last=pid.err;
pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;
return pid.ActualSpeed;
}
Encoder.c
???????利用TIM_EncoderInterfaceConfig函數(shù)直接配置正交編碼器，本來(lái)之前用的時(shí)外部中斷，但是由于霍爾編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的脈沖數(shù)非常多，用外部中斷的話非常占用程序資源，所以直接利用ARM提供的庫(kù)函數(shù)TIM_EncoderInterfaceConfig，利用硬件資源來(lái)代替。
#include "stm32f10x.h"|
extern u8 FLAG;
void Encoder_init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TIM_InternalClockConfig(TIM3);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1; //ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1; //PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising);
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}
int16_t Encoder_Get(void)
{
int16_t Temp;
if(FLAG == 1){
Temp = TIM_GetCounter(TIM3);
}
if(FLAG == 2){
Temp = (uint16_t)65535 - TIM_GetCounter(TIM3);
if(TIM_GetCounter(TIM3) == 0){
Temp = 0;
}
}
if(FLAG == 0){
Temp = 0;
}
//Temp = TIM_GetCounter(TIM3);
TIM_SetCounter(TIM3,0);
return Temp;
}
void TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EncoderMode,
uint16_t TIM_IC1Polarity, uint16_t TIM_IC2Polarity)這個(gè)函數(shù)是用來(lái)配置正交編碼器的，可以直接代替外部中斷。
第一個(gè)參數(shù)是所使用的定時(shí)器；
第二個(gè)參數(shù)是編碼器模式，參數(shù)可以是TIM_EncoderMode_TI1、TIM_EncoderMode_TI2、TIM_EncoderMode_TI12，這個(gè)參數(shù)的代表在哪個(gè)邊沿計(jì)數(shù)還是雙邊計(jì)數(shù)；
后兩個(gè)參數(shù)是反相和不反相的功能；
main.c?
????????在定時(shí)器中斷里獲取電機(jī)當(dāng)前速度，通過(guò)pid接口函數(shù)算出當(dāng)前應(yīng)有的實(shí)際速度，然后通過(guò)PWM調(diào)速改變電機(jī)速度。
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "OLED.h"
#include "l298n.h"
#include "key.h"
#include "pid.h"
#include "pwm.h"
#include "Delay.h"
#include "Encoder.h"
#include "Serial.h"
#include "stdio.h"
extern int32_t INPUT;
extern struct pidstruct{
float SetSpeed; //定義設(shè)定值
float ActualSpeed; //定義實(shí)際值
float err; //定義偏差值
float err_last; //定義上一個(gè)偏差值
float Kp,Ki,Kd; //定義比例、積分、微分系數(shù)
float voltage; //定義電壓值（控制執(zhí)行器的變量）
float integral; //定義積分值
}pid;
int16_t speed = 0;
int main(void)
{
pid_init();
Key_Init();
LED_Init();
uart_init();
Encoder_init();
Timer_Init();
OLED_Init();
L298N_Init();
PWM_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "TargetSpeed:");
OLED_ShowString(2, 1, "ActualSpeed:");
while(1)
{
OLED_ShowNum(1, 13, INPUT, 4);
OLED_ShowNum(2, 13, speed, 4);
printf("T:%d A:%d",INPUT,speed);
if(Receive_Flag == 1) //接收數(shù)據(jù)標(biāo)志位等于1（接收完畢，停止接收）
Receive_Flag = 0; //接收數(shù)據(jù)標(biāo)志位置0（可以開(kāi)始接收）
}
}
void TIM4_IRQHandler (void)
{
static uint32_t i=0;
float tempx = 0;
if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update)==SET)
{
i++;
if(i>100){
LED = !LED;
i=0;
}
speed = Encoder_Get();
pid.ActualSpeed = speed;
tempx = pid_process();
if(tempx>100)
tempx=100;
if(tempx<=0)
tempx=0;
PWM_SetCompare1(tempx*10);
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
}speed = Encoder_Get();
pid.ActualSpeed = speed;這兩句代碼通過(guò)?TIM_EncoderInterfaceConfig 函數(shù)獲取的當(dāng)前電機(jī)旋轉(zhuǎn)的實(shí)際速度。
tempx = pid_process();
PWM_SetCompare1(tempx*10);這兩句代碼是將獲取的實(shí)際速度傳給pid接口函數(shù)，用tempx來(lái)接受通過(guò)pid算出來(lái)的值，然后將算出的速度，用PWM輸出給ENA使能端以驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-407832.html
???????這是本人的第一篇博客，寫(xiě)的不好的地方大家可以提出來(lái)交流討論，本人也在學(xué)習(xí)階段，如果需要程序源碼和QT接口的話之后可以上傳。stm32程序在這，需要自取。如果覺(jué)得這篇文章對(duì)你有用請(qǐng)點(diǎn)贊評(píng)論一波謝謝。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-407832.html
到了這里，關(guān)于QT上位機(jī)控制stm32，并利用PID控制編碼電機(jī)旋轉(zhuǎn)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
