/**

? ******************************************************************************

? * 文件名程: main.c?

? * 功? ? 能:?STM32控制編碼器直流有刷電機(jī)增量式PID速度閉環(huán)實(shí)現(xiàn)

??

? */

/* 包含頭文件 ----------------------------------------------------------------*/

#include "stm32f1xx_hal.h"

#include "DCMotor/bsp_L298N.h"

#include "key/bsp_key.h"

#include "usart/bsp_debug_usart.h"

#include "DCMotor/bsp_encoder.h"

/* 私有類型定義 --------------------------------------------------------------*/

//定義PID結(jié)構(gòu)體

typedef struct?

{

? ?__IO int? ? ? SetPoint;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//設(shè)定目標(biāo) Desired Value

? ?__IO double? ?Proportion;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//比例常數(shù) Proportional Const

? ?__IO double? ?Integral;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//積分常數(shù) Integral Const

? ?__IO double? ?Derivative;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//微分常數(shù) Derivative Const

? ?__IO int? ? ? LastError;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //Error[-1]

? ?__IO int? ? ? PrevError;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //Error[-2]

}PID;

/* 私有宏定義 ----------------------------------------------------------------*/

/*************************************/

//定義PID相關(guān)宏

// 這三個(gè)參數(shù)設(shè)定對(duì)電機(jī)運(yùn)行影響非常大

/*************************************/

#define? P_DATA? ? ? 3.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//P參數(shù)

#define? I_DATA? ? ? 1.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //I參數(shù)

#define? D_DATA? ? ? -0.15? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //D參數(shù)

/* 私有變量 ------------------------------------------------------------------*/

__IO uint16_t time_count=0;? ? ? ? // 時(shí)間計(jì)數(shù)，每1ms增加一(與滴定時(shí)器頻率有關(guān))

__IO uint32_t CaptureNumber=0;? ? ?// 輸入捕獲數(shù)

__IO uint8_t? start_flag=0;

__IO double encoder_speed=0;

static PID sPID;

static PID *sptr = &sPID;

/* 擴(kuò)展變量 ------------------------------------------------------------------*/

/* 私有函數(shù)原形 --------------------------------------------------------------*/

void IncPIDInit(void);

int IncPIDCalc(int NextPoint);

/* 函數(shù)體 --------------------------------------------------------------------*/

/**

? * 函數(shù)功能: 系統(tǒng)時(shí)鐘配置

? * 輸入?yún)?shù): 無(wú)

? * 返 回 值: 無(wú)

? * 說(shuō)? ? 明: 無(wú)

? */

void SystemClock_Config(void)

{

? RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;

? RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;

? RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;? // 外部晶振，8MHz

? RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

? RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;

? RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;

? RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;

? RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;? // 9倍頻，得到72MHz主時(shí)鐘

? HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

? RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

? RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;? ? ? ?// 系統(tǒng)時(shí)鐘：72MHz

? RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;? ? ? ? ? ? ? // AHB時(shí)鐘：72MHz

? RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;? ? ? ? ? ? ? ?// APB1時(shí)鐘：36MHz

? RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;? ? ? ? ? ? ? ?// APB2時(shí)鐘：72MHz

? HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);

? // HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000? ? 1ms中斷一次

// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/100000 10us中斷一次

// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000000 1us中斷一次

? HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);? // 配置并啟動(dòng)系統(tǒng)滴答定時(shí)器

? /* 系統(tǒng)滴答定時(shí)器時(shí)鐘源 */

? HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);

? /* 系統(tǒng)滴答定時(shí)器中斷優(yōu)先級(jí)配置 */

? HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);

}

/**

? * 函數(shù)功能: 主函數(shù).

? * 輸入?yún)?shù): 無(wú)

? * 返 回 值: 無(wú)

? * 說(shuō)? ? 明: 無(wú)

? */

int main(void)

{?

? /* 復(fù)位所有外設(shè)，初始化Flash接口和系統(tǒng)滴答定時(shí)器 */

? HAL_Init();

? /* 配置系統(tǒng)時(shí)鐘 */

? SystemClock_Config();

? KEY_GPIO_Init();

? MX_DEBUG_USART_Init();

??

? IncPIDInit();

??

? ENCODER_TIMx_Init();?

? HAL_TIM_Base_Start(&htimx_ENCODER);??

??

? /* 高級(jí)控制定時(shí)器初始化并配置PWM輸出功能 */

? L298N_TIMx_Init();

? /* 啟動(dòng)定時(shí)器 */

? HAL_TIM_Base_Start(&htimx_L298N);

??

? HAL_TIM_IC_Start_IT(&htimx_ENCODER,ENCODER_TIM_CHANNELx);

??

? /* 啟動(dòng)定時(shí)器通道和互補(bǔ)通道PWM輸出 */

? L298N_DCMOTOR_Contrl(1,2,0);

? start_flag=1;?

??

? printf("增量式PID算法控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)\n");

? /* 無(wú)限循環(huán) */

? while (1)

? {

? ? if(KEY1_StateRead()==KEY_DOWN)? // 增速

? ? {

? ? ? /* 設(shè)置目標(biāo)速度 */

? ? ? sptr->SetPoint =50;? ??

? ? }

? ? if(KEY2_StateRead()==KEY_DOWN)? // 減速

? ? {

? ? ? /* 設(shè)置目標(biāo)速度 */

? ? ? sptr->SetPoint =300;

? ? }? ??

? }

}

/**

? * 函數(shù)功能: 系統(tǒng)滴答定時(shí)器中斷回調(diào)函數(shù)

? * 輸入?yún)?shù): 無(wú)

? * 返 回 值: 無(wú)

? * 說(shuō)? ? 明: 每發(fā)生一次滴答定時(shí)器中斷進(jìn)入該回調(diào)函數(shù)一次

? */

void HAL_SYSTICK_Callback(void)

{

? if(start_flag) // 等待脈沖輸出后才開(kāi)始計(jì)時(shí)

? {

? ? time_count++;? ? ? ? ?// 每1ms自動(dòng)增一

? ? if(time_count==200)

? ? {

? ? ? __IO uint32_t count;

? ? ? __IO int para;

? ? ? __IO double cal;

? ? ??

? ? ? /* 得到編碼器計(jì)數(shù)值，數(shù)值越大說(shuō)明速度越大 */

? ? ? count=CaptureNumber;?

? ? ? CaptureNumber=0;? ? // 清零，從零開(kāi)始計(jì)數(shù)

? ? ??

? ? ? /* 計(jì)數(shù)得到增量式PID的增量數(shù)值 */

? ? ? para=IncPIDCalc(count);

? ? ??

? ? ? /* 根據(jù)增量數(shù)值調(diào)整當(dāng)前電機(jī)速度 */

? ? ? if((para<-3)||(para>3)) // 不做 PID 調(diào)整，避免誤差較小時(shí)頻繁調(diào)節(jié)引起震蕩。

? ? ? {

? ? ? ? PWM_Duty +=para;??

? ? ? }? ? ? ??

? ? ? if(PWM_Duty>899)PWM_Duty=899;??

? ? ??

? ? ??

? ? ? // 11：編碼器線數(shù)(轉(zhuǎn)速一圈輸出脈沖數(shù))

? ? ? // 34：電機(jī)減數(shù)比，內(nèi)部電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)比，即減速齒輪比? ? ??

? ? ? cal=sptr->SetPoint;

? ? ? printf("\n設(shè)定目標(biāo)速度 -> 編碼器在%ds時(shí)間計(jì)數(shù)%d個(gè)脈沖\n",time_count,sptr->SetPoint);? ? ??

? ? ? printf("? ? ? ? ? ? ? ? 相當(dāng)于實(shí)際目標(biāo)速度為：%0.2f圈/s\n",cal*(1000/time_count)/11/34);

? ? ??

? ? ? cal=count;

? ? ? printf("當(dāng)前電機(jī)速度-> 編碼器在%ds時(shí)間計(jì)數(shù)%d個(gè)脈沖\n",time_count,count);

? ? ? printf("? ? ? ? ? ? ? ? 相當(dāng)于當(dāng)前實(shí)際速度為：%0.2f圈/s\n",cal*(1000/time_count)/11/34);

? ? ??

? ? ? printf("增量式PID算法計(jì)數(shù)結(jié)果值：%d? ?設(shè)置新的占空比為：%d\n",para,PWM_Duty);

? ? ??

? ? ? L298N_DCMOTOR_Contrl(1,2,PWM_Duty); //

? ? ? time_count=0;? ? ??

? ? }

? }

}

/**

? * 函數(shù)功能: 定時(shí)器輸入捕獲中斷回調(diào)函數(shù)

? * 輸入?yún)?shù): htim：定時(shí)器句柄

? * 返 回 值: 無(wú)

? * 說(shuō)? ? 明: 無(wú)

? */

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

? CaptureNumber++;

}

/**************PID參數(shù)初始化********************************/

void IncPIDInit(void)?

{

? ? sptr->LastError=0;? ? ? ? ? ? //Error[-1]

? ? sptr->PrevError=0;? ? ? ? ? ? //Error[-2]

? ? sptr->Proportion=P_DATA;? ? ? //比例常數(shù) Proportional Const

? ? sptr->Integral=I_DATA;? ? ? ? //積分常數(shù)? Integral Const

? ? sptr->Derivative=D_DATA;? ? ? //微分常數(shù) Derivative Const

? ? sptr->SetPoint=100;? ? ? ? ? ?//設(shè)定目標(biāo)Desired Value

}

/********************增量式PID控制設(shè)計(jì)************************************/

int IncPIDCalc(int NextPoint)?

{

? int iError,iIncpid;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//當(dāng)前誤差

? iError=sptr->SetPoint-NextPoint;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //增量計(jì)算

? iIncpid=(sptr->Proportion * iError)? ? ? ? ? ? ? ? ?//E[k]項(xiàng)

? ? ? ? ? ? ? -(sptr->Integral * sptr->LastError)? ? ?//E[k-1]項(xiàng)

? ? ? ? ? ? ? +(sptr->Derivative * sptr->PrevError);? //E[k-2]項(xiàng)

? ? ? ? ? ? ??

? sptr->PrevError=sptr->LastError;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算

? sptr->LastError=iError;

? return(iIncpid);? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //返回增量值

}