3. 

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          增量式PID的stm32實現(xiàn)，整定過程
          
						
          
				作者：
				時間：2016-11-28
				來源：網(wǎng)絡(luò)
				
				
				
				
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			首先說說增量式PID的公式，這個關(guān)系到MCU算法公式的書寫，實際上兩個公式的寫法是同一個公式變換來得，不同的是系數(shù)的差異。
          資料上比較多的是：

          還有一種是：

          感覺第二種的Kp Ki Kd比較清楚，更好理解，下面介紹的就以第二種來吧。（比例、積分、微分三個環(huán)節(jié)的作用這里就詳細(xì)展開，百度會有很多）

          硬件部分：
          控制系統(tǒng)的控制對象是4個空心杯直流電機，電機帶光電編碼器，可以反饋轉(zhuǎn)速大小的波形。電機驅(qū)動模塊是普通的L298N模塊。
          芯片型號，STM32F103ZET6

          軟件部分：
          PWM輸出：TIM3，可以直接輸出4路不通占空比的PWM波
          PWM捕獲：STM32除了TIM6 TIM7其余的都有捕獲功能，使用TIM1 TIM2 TIM4 TIM5四個定時器捕獲四個反饋信號
          PID的采樣和處理：使用了基本定時器TIM6，溢出時間就是我的采樣周期，理論上T越小效果會越好，這里我取20ms，依據(jù)控制對象吧，如果控制水溫什么的采樣周期會是幾秒幾分鐘什么的。

          上面的PWM輸出和捕獲關(guān)于定時器的設(shè)置都有例程，我這里是這樣的：
          TIM3輸出四路PWM，在引腳 C 的 GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9輸出
          四路捕獲分別是TIM4TIM1TIM2TIM5，對應(yīng)引腳是：PB7 PE11 PB3 PA1
          高級定時器tim1的初始化略不同，它的中斷”名稱“和通用定時器不同，見代碼：
          2. void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
          3. {
          4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
          5. TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;
          6. TIM_OCInitTypeDefTIM_OCInitStructure;
          9. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
          10. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC| RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//使能GPIO外設(shè)和AFIO復(fù)用功能模塊時鐘使能
          12. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3全映射 GPIOC-> 6,7,8,9//用于TIM3的CH2輸出的PWM通過該LED顯示
          14. //設(shè)置該引腳為復(fù)用輸出功能,輸出TIM3 CH1 CH2 CH3 CH4 的PWM脈沖波形
          15. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //初始化GPIO
          16. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//復(fù)用推挽輸出
          17. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
          18. GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
          19. GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9);//默認(rèn)電機使能端狀態(tài)：不使能
          21. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值
          22. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值這里是72分頻，那么時鐘頻率就是1M
          23. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
          24. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上計數(shù)模式
          25. TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時間基數(shù)單位
          28. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //選擇定時器模式:TIM脈沖寬度調(diào)制模式1
          29. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能
          30. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //設(shè)置待裝入捕獲比較寄存器的脈沖值
          31. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性:TIM輸出比較極性高
          33. TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);//根據(jù)TIM_OCInitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIMx
          34. TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//使能TIMx在CCR1上的預(yù)裝載寄存器
          37. TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);//根據(jù)TIM_OCInitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIMx
          38. TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//使能TIMx在CCR2上的預(yù)裝載寄存器
          40. TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);//根據(jù)TIM_OCInitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIMx
          41. TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//使能TIMx在CCR3上的預(yù)裝載寄存器
          43. TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);//根據(jù)TIM_OCInitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIMx
          44. TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//使能TIMx在CCR4上的預(yù)裝載寄存器
          46. TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的預(yù)裝載寄存器
          49. TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//使能TIMx外設(shè)
          52. }
          58. void TIM4_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
          59. {
          61. TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;//TIM的初始化結(jié)構(gòu)體
          62. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//中斷配置
          63. TIM_ICInitTypeDefTIM4_ICInitStructure;//TIM4PWM配置結(jié)構(gòu)體
          64. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//IO口配置結(jié)構(gòu)體
          66. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//Open TIM4 clock
          67. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//open gpioB clock
          69. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;//GPIO 7
          70. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉輸入
          71. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
          72. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
          74. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值
          75. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值
          76. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
          77. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上計數(shù)模式
          78. TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時間基數(shù)單位
          82. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
          83. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
          84. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
          85. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
          86. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
          88. TIM4_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
          89. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
          90. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
          91. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
          92. TIM4_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;//Filter:過濾
          94. TIM_PWMIConfig(TIM4, &TIM4_ICInitStructure);//PWM輸入配置
          95. TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI2FP2);//選擇有效輸入端
          96. TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset);//配置為主從復(fù)位模式
          97. TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//啟動定時器的被動觸發(fā)
          98. TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE);//中斷配置
          99. TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位
          100. TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
          101. }
          104. void TIM4_IRQHandler(void)
          105. {
          107. if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕獲1發(fā)生捕獲事件
          108. {
          109. duty_TIM4=TIM_GetCapture1(TIM4); //采集占空比
          110. if(TIM_GetCapture2(TIM4)>600)period_TIM4=TIM_GetCapture2(TIM4);//簡單的處理
          111. CollectFlag_TIM4 = 0;
          112. }
          113. TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位
          114. }
          119. void TIM1_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
          120. {
          122. TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;//TIM的初始化結(jié)構(gòu)體
          123. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//中斷配置
          124. TIM_ICInitTypeDefTIM1_ICInitStructure;//PWM配置結(jié)構(gòu)體
          125. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//IO口配置結(jié)構(gòu)體
          127. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);//Open TIM1 clock
          128. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);//open gpioE clock
          129. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM1, ENABLE); //Timer1完全重映射TIM1_CH2->PE11
          130. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;//GPIO 11
          131. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉輸入
          132. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
          133. GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
          135. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值
          136. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值
          137. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
          138. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上計數(shù)模式
          139. TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時間基數(shù)單位
          143. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =TIM1_CC_IRQn;//TIM1捕獲中斷
          144. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
          145. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
          146. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
          147. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
          149. TIM1_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
          150. TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
          151. TIM1_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
          152. TIM1_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
          153. TIM1_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x03;//Filter:過濾
          155. TIM_PWMIConfig(TIM1, &TIM1_ICInitStructure);//PWM輸入配置
          156. TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_TI2FP2);//選擇有效輸入端
          157. TIM_SelectSlaveMode(TIM1, TIM_SlaveMode_Reset);//配置為主從復(fù)位模式
          158. TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//啟動定時器的被動觸發(fā)
          159. // TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE);//中斷配置
          160. TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_CC2, ENABLE); //通道2 捕獲中斷打開
          161. //TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位
          162. TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
          163. }
          166. void TIM1_CC_IRQHandler(void)
          167. {
          169. {
          170. if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕獲1發(fā)生捕獲事件
          171. {
          172. duty_TIM1=TIM_GetCapture1(TIM1); //采集占空比
          173. if(TIM_GetCapture2(TIM1)>600)period_TIM1=TIM_GetCapture2(TIM1);
          174. CollectFlag_TIM1 = 0;
          175. }
          176. }
          177. TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位
          178. }
          183. void TIM2_PWMINPUT_INIT(u16 arr,u16 psc)
          184. {
          186. TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;//TIM的初始化結(jié)構(gòu)體
          187. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//中斷配置
          188. TIM_ICInitTypeDefTIM2_ICInitStructure;//TIM2PWM配置結(jié)構(gòu)體
          189. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//IO口配置結(jié)構(gòu)體
          191. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//Open TIM2 clock
          192. // RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//open gpioB clock
          193. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB| RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//使能GPIO外設(shè)和AFIO復(fù)用功能模塊時鐘
          194. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);//關(guān)閉JTAG
          195. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM2, ENABLE); //Timer2完全重映射TIM2_CH2->PB3
          197. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//GPIO 3
          198. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPU;//浮空輸入 上拉輸入
          199. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
          200. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
          202. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值
          203. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值
          204. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
          205. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上計數(shù)模式
          206. TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時間基數(shù)單位
          210. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
          211. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
          212. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
          213. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
          214. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
          216. TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
          217. TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
          218. TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
          219. TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
          220. TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x3;//Filter:過濾
          222. TIM_PWMIConfig(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);//PWM輸入配置
          223. TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_TI2FP2);//選擇有效輸入端
          224. TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset);//配置為主從復(fù)位模式
          225. TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//啟動定時器的被動觸發(fā)
          226. TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update, ENABLE);//中斷配置
          227. TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位
          228. TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
          229. }
          232. void TIM2_IRQHandler(void)
          233. {
          234. {
          235. if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕獲1發(fā)生捕獲事件
          236. {
          237. duty_TIM2=TIM_GetCapture1(TIM2); //采集占空比
          238. if(TIM_GetCapture2(TIM2)>600)period_TIM2=TIM_GetCapture2(TIM2);
          239. CollectFlag_TIM2 = 0;
          240. }
          241. }
          242. TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志位
          243. }
          245. 				   
				
            
                
			
							
            
                
			            
            
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          關(guān)鍵詞：
            			            增量式PIDstm32整定過
                        
            
          
            
			
          
		
          	
		

	

          
	
	
          
		
          
			
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