前面兩篇博文已經(jīng)實現(xiàn)了電機(jī)測速和PID速度環(huán)控制，在這篇博文中，我們主要說明位置環(huán)的代碼怎么寫以及PID參數(shù)怎么調(diào)。

1. 位置環(huán)代碼實現(xiàn)

? 寫完速度環(huán)后位置環(huán)就很簡單了。

? 在串級PID中，內(nèi)環(huán)的控制量一般是外環(huán)控制量的微分。在我們這里，外環(huán)是控制量是電機(jī)轉(zhuǎn)動的位置（也可以說是角度），內(nèi)環(huán)是電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度，剛好滿足這個微分關(guān)系。

? 我們的思路是這樣的，我們給外環(huán)PID設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)動的目標(biāo)位置，位置環(huán)PID計算得到電機(jī)此時的理想轉(zhuǎn)速，送到內(nèi)環(huán)速度環(huán)，速度環(huán)計算得到此時PWM理想的占空比，并輸出給電機(jī)。雙環(huán)PID就需要兩個反饋量，速度環(huán)的反饋量仍然是電機(jī)的速度，而位置環(huán)的反饋量可以使用編碼器輸出的脈沖總數(shù)。由于電機(jī)正轉(zhuǎn)時脈沖總數(shù)會增加，而反轉(zhuǎn)時脈沖總數(shù)會減少，所以脈沖總數(shù)其實是和電機(jī)轉(zhuǎn)動的位置一一對應(yīng)的。

? 位置環(huán)實現(xiàn)代碼如下

? 因為死區(qū)和剎車這些東西位置環(huán)和速度環(huán)不一樣，為了和速度環(huán)區(qū)分開，我們需要在PID.c中加上一個位置環(huán)的PID函數(shù)。

PID pid_speed,pid_position;
/**********************************
 * 功能：PID結(jié)構(gòu)體參數(shù)初始化
 * 輸入：無
 * 返回：無
 * *******************************/
void PID_Init(void)//PID參數(shù)初始化
{
    pid_speed.err = 0;
    pid_speed.integral = 0;
    pid_speed.maxIntegral = 1000;
    pid_speed.maxOutput = __HAL_TIM_GetAutoreload(&PWM_TIM);
    pid_speed.lastErr = 0;
    pid_speed.output = 0;
    pid_speed.kp = KP_speed;
    pid_speed.ki = KI_speed;
    pid_speed.kd = KD_speed;

    pid_position.err = 0;
    pid_position.integral = 0;
    pid_position.maxIntegral = 80;
    pid_position.maxOutput = __HAL_TIM_GetAutoreload(&PWM_TIM);
    pid_position.lastErr = 0;
    pid_position.output = 0;
    pid_position.kp = KP_position;//這幾個宏定義要自己補(bǔ)充
    pid_position.ki = KI_position;
    pid_position.kd = KD_position;
}

/****************************************
 * 作用：位置環(huán)PID計算
 * 參數(shù)：PID參數(shù)結(jié)構(gòu)體地址；目標(biāo)值；反饋值
 * 返回值：無
 * ****************************************/
float Location_PID_Realize(PID* pid,float target,float feedback)//一次PID計算
{
     if(pid->err < 0.5 && pid->err > -0.5) pid->err = 0;//pid死區(qū)
    pid->err = target - feedback;
    pid->integral += pid->err;

    if(pid->ki * pid->integral < -pid->maxIntegral) pid->integral = -pid->maxIntegral / pid->ki;//積分限幅
    else if(pid->ki * pid->integral > pid->maxIntegral) pid->integral = pid->maxIntegral / pid->ki;

    pid->output = (pid->kp * pid->err) + (pid->ki * pid->integral) + (pid->kd * (pid->err - pid->lastErr));//全量式PID

    //輸出限幅
    if(pid->output > pid->maxOutput) pid->output = pid->maxOutput;
    if(pid->output < -pid->maxOutput) pid->output = -pid->maxOutput;

    pid->lastErr = pid->err;

    return pid->output;
}

? 定時器函數(shù)如下

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{

    Motor_Contorl(htim);//我把測速和PID封裝成一個函數(shù)了
}
    
void Motor_Contorl(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    Motor_Get_Speed(htim);//得到電機(jī)轉(zhuǎn)速
    Now_Position = (float)(motor1.totalCount-10000)// 得到當(dāng)前位置 10000編碼器脈沖計數(shù)的初始值
    Target_Speed = Location_PID_Realize(&pid_position,Target_Position,Now_Position);//位置環(huán) Target_Position是目標(biāo)位置，自行定義即可
    motor_Out = Speed_PID_Realize(&pid_speed,Target_Speed,motor1.speed);//速度環(huán)
    if(motor_L_Out >= 0)
    {
        __HAL_TIM_SetCompare(&MOTOR_TIM, MOTOR_CHANNEL_FORWARD, 1000);
        __HAL_TIM_SetCompare(&MOTOR_TIM, MOTOR_CHANNEL_BACKWARD, 1000-motor_Out);
    }
    else
    {
        __HAL_TIM_SetCompare(&MOTOR_TIM, MOTOR_CHANNEL_BACKWARD, 1000);
        __HAL_TIM_SetCompare(&MOTOR_TIM, MOTOR_CHANNEL_FORWARD, 1000+motor_Out);
    }
}

? 現(xiàn)在位置環(huán)的代碼就完成了，下一步我們需要進(jìn)行PID調(diào)參

2. 位置環(huán)PID調(diào)參

? 位置環(huán)調(diào)參和速度環(huán)有很大區(qū)別，按我的經(jīng)驗來說，一般用不到I和D，我們只要調(diào)整P就好。

? 我們從0開始逐步增大P，直到電機(jī)在前往目標(biāo)位置的過程中是滿速，而到達(dá)目標(biāo)位置后不會超調(diào)、震蕩就行，位置環(huán)調(diào)好后曲線應(yīng)該是這樣的：

? 上圖中，紅線是目標(biāo)位置，綠線是當(dāng)前位置，這里的位置并不是脈沖數(shù)，而是換算到了實際場景中，單位是cm，用脈沖數(shù)也是一樣的。

如果覺得電機(jī)達(dá)到目標(biāo)速度的過程中速度過快，可以對位置環(huán)的輸出進(jìn)行限幅。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-594277.html

到了這里，關(guān)于【STM32】使用HAL庫進(jìn)行電機(jī)PID位置環(huán)控制，代碼+調(diào)參的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY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)！