用stm32f103c8t6实现平衡车的pid控制代码

时间: 2023-09-27 09:06:48 浏览: 43
实现平衡车的 PID 控制需要使用陀螺仪和加速度计来获取姿态信息,并通过 PID 控制器计算出电机的控制信号。以下是一个基于 STM32F103C8T6 的平衡车 PID 控制代码的示例: ```c #include "stm32f10x.h" #define MOTOR_PIN1 GPIO_Pin_0 #define MOTOR_PIN2 GPIO_Pin_1 #define MOTOR_PIN3 GPIO_Pin_2 #define MOTOR_PIN4 GPIO_Pin_3 #define MOTOR_GPIO GPIOA #define GYRO_OFFSET 0.0f #define KP 10.0f #define KI 0.5f #define KD 2.0f float angle = 0.0f; float rate = 0.0f; float error = 0.0f; float error_sum = 0.0f; float error_diff = 0.0f; float last_error = 0.0f; float motor1 = 0.0f; float motor2 = 0.0f; float motor3 = 0.0f; float motor4 = 0.0f; void init_motor(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MOTOR_PIN1 | MOTOR_PIN2 | MOTOR_PIN3 | MOTOR_PIN4; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(MOTOR_GPIO, &GPIO_InitStructure); } void set_motor(float m1, float m2, float m3, float m4) { uint16_t pwm1 = (uint16_t)(m1 * 1000.0f); uint16_t pwm2 = (uint16_t)(m2 * 1000.0f); uint16_t pwm3 = (uint16_t)(m3 * 1000.0f); uint16_t pwm4 = (uint16_t)(m4 * 1000.0f); TIM1->CCR1 = pwm1; TIM1->CCR2 = pwm2; TIM1->CCR3 = pwm3; TIM1->CCR4 = pwm4; } void init_timer(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); } void init_gyro(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4; SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); } uint8_t spi_transfer(uint8_t data) { while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET); SPI_I2S_SendData(SPI1, data); while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); } uint8_t gyro_read_byte(uint8_t address) { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); spi_transfer(address | 0x80); uint8_t value = spi_transfer(0xFF); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); return value; } int16_t gyro_read_word(uint8_t address) { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); spi_transfer(address | 0x80); int16_t value = (int16_t)(spi_transfer(0xFF) << 8); value |= spi_transfer(0xFF); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); return value; } void gyro_init(void) { uint8_t response = gyro_read_byte(0x75); if (response != 0x68) { while (1); } gyro_read_byte(0x6B) &= ~0x80; gyro_read_byte(0x6B) &= ~0x40; gyro_read_byte(0x6B) &= ~0x20; gyro_read_byte(0x1B) &= ~0x18; gyro_read_byte(0x1B) |= 0x08; gyro_read_byte(0x1C) &= ~0x18; gyro_read_byte(0x1C) |= 0x08; } void read_gyro(void) { int16_t raw_rate = gyro_read_word(0x43); rate = (float)(raw_rate - GYRO_OFFSET) / 131.0f; } void pid_control(void) { error = angle - 0.0f; error_sum += error; error_diff = error - last_error; last_error = error; float p = KP * error; float i = KI * error_sum; float d = KD * error_diff; float output = p + i + d; motor1 = 0.25f + output; motor2 = 0.25f + output; motor3 = 0.25f - output; motor4 = 0.25f - output; if (motor1 < 0.0f) motor1 = 0.0f; if (motor2 < 0.0f) motor2 = 0.0f; if (motor3 < 0.0f) motor3 = 0.0f; if (motor4 < 0.0f) motor4 = 0.0f; if (motor1 > 1.0f) motor1 = 1.0f; if (motor2 > 1.0f) motor2 = 1.0f; if (motor3 > 1.0f) motor3 = 1.0f; if (motor4 > 1.0f) motor4 = 1.0f; set_motor(motor1, motor2, motor3, motor4); } int main(void) { init_motor(); init_timer(); init_gyro(); gyro_init(); while (1) { read_gyro(); angle += rate * 0.01f; pid_control(); delay_ms(10); } } ``` 注意:以上示例代码仅供参考,具体实现方式可能会根据具体硬件和应用场景的不同而有所差异。

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