用ch32v307控制实现智能车竞赛中单车的直立,写个工程出来,使用自平衡串级pid控制无刷电机,一个无刷电机有一个pwm口,一个DIR电机方向输出口,一个SPDOUT编码器计时端口,一个DIROUT编码器方向采值口,其中串级PID在这个控制模型上面分为三个环,内环速度环1ms一次,中间环角度环5ms一次,外环速度环10ms一次。串级PID的每一个环都采用的位置式PID来计算的,我们将位置式PID函数设定两个参数,一个叫做设定值,一个叫做测量值。而设定值为期望的值,测量值一般是由传感器测量出来的数据。这个函数的返回值为PID的输出。请写出完成控制代码
时间: 2024-04-09 19:28:06 浏览: 15
以下是一个使用CH32V307控制器实现智能车竞赛中单车直立的示例代码,使用自平衡串级PID控制无刷电机。
```c
#include <CH32V307.h>
// 定义电机驱动引脚
#define MOTOR_PWM_PIN 1
#define MOTOR_DIR_PIN 2
// 定义编码器引脚
#define ENCODER_TIM_PIN 3
#define ENCODER_DIR_PIN 4
// 定义PID参数
float velocityKp = 1.0;
float velocityKi = 0.5;
float velocityKd = 0.2;
float angleKp = 1.0;
float angleKi = 0.5;
float angleKd = 0.2;
float speedKp = 1.0;
float speedKi = 0.5;
float speedKd = 0.2;
// 定义串级PID控制器变量
float velocitySetpoint = 0.0;
float angleSetpoint = 0.0;
float speedSetpoint = 0.0;
float velocityErrorPrev = 0.0;
float angleErrorPrev = 0.0;
float speedErrorPrev = 0.0;
float velocityErrorSum = 0.0;
float angleErrorSum = 0.0;
float speedErrorSum = 0.0;
float motorPWM = 0.0;
// 初始化串级PID控制器
void initPID()
{
// 初始化控制器变量
velocityErrorPrev = 0.0;
angleErrorPrev = 0.0;
speedErrorPrev = 0.0;
velocityErrorSum = 0.0;
angleErrorSum = 0.0;
speedErrorSum = 0.0;
}
// 更新速度环PID控制器
void updateVelocityPID(float velocity)
{
// 计算速度误差
float velocityError = velocitySetpoint - velocity;
// 计算PID输出
float pTerm = velocityKp * velocityError;
float iTerm = velocityKi * (velocityErrorSum + velocityError);
float dTerm = velocityKd * (velocityError - velocityErrorPrev);
float velocityControlOutput = pTerm + iTerm + dTerm;
// 更新控制器变量
velocityErrorPrev = velocityError;
velocityErrorSum += velocityError;
// 更新角度环设定值
angleSetpoint = velocityControlOutput;
}
// 更新角度环PID控制器
void updateAnglePID(float angle)
{
// 计算角度误差
float angleError = angleSetpoint - angle;
// 计算PID输出
float pTerm = angleKp * angleError;
float iTerm = angleKi * (angleErrorSum + angleError);
float dTerm = angleKd * (angleError - angleErrorPrev);
float angleControlOutput = pTerm + iTerm + dTerm;
// 更新控制器变量
angleErrorPrev = angleError;
angleErrorSum += angleError;
// 更新速度环设定值
speedSetpoint = angleControlOutput;
}
// 更新速度环PID控制器
void updateSpeedPID(float speed)
{
// 计算速度误差
float speedError = speedSetpoint - speed;
// 计算PID输出
float pTerm = speedKp * speedError;
float iTerm = speedKi * (speedErrorSum + speedError);
float dTerm = speedKd * (speedError - speedErrorPrev);
motorPWM = pTerm + iTerm + dTerm;
// 更新控制器变量
speedErrorPrev = speedError;
speedErrorSum += speedError;
}
// 控制电机转速
void controlMotor()
{
// 根据PID输出控制电机转速和方向
if (motorPWM >= 0)
{
// 正向转动
digitalWrite(MOTOR_DIR_PIN, HIGH);
analogWrite(MOTOR_PWM_PIN, motorPWM);
}
else
{
// 反向转动
digitalWrite(MOTOR_DIR_PIN, LOW);
analogWrite(MOTOR_PWM_PIN, -motorPWM);
}
}
void setup()
{
// 初始化串口通信
Serial.begin(9600);
// 初始化电机驱动引脚
pinMode(MOTOR_PWM_PIN, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_DIR_PIN, OUTPUT);
// 初始化编码器引脚
pinMode(ENCODER_TIM_PIN, INPUT);
pinMode(ENCODER_DIR_PIN, INPUT);
// 初始化串级PID控制器
initPID();
}
void loop()
{
// 读取编码器信号和方向
int encoderValue = digitalRead(ENCODER_TIM_PIN);
int encoderDirection = digitalRead(ENCODER_DIR_PIN);
// 计算速度
float velocity = encoderDirection ? -encoderValue : encoderValue;
// 更新速度环PID控制器
updateVelocityPID(velocity);
// 更新角度环PID控制器
updateAnglePID(angle);
// 更新速度环PID控制器
updateSpeedPID(speed);
// 控制电机转速
controlMotor();
// 输出PID参数和电机转速
Serial.print("Velocity Setpoint: ");
Serial.print(velocitySetpoint);
Serial.print(", Angle Setpoint: ");
Serial.print(angleSetpoint);
Serial.print(", Speed Setpoint: ");
Serial.print(speedSetpoint);
Serial.print(", Motor Speed: ");
Serial.println(motorPWM);
// 延时一段时间
delay(10);
}
```
请注意,这只是一个示例代码,具体实现可能需要根据具体硬件和控制要求进行适当修改和优化。建议在实际使用前先进行充分测试和调试。
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