PI-PLL锁相环估算电机角速度C语言实现

下面是一个简单的 PI-PLL 锁相环估算电机角速度的 C 语言实现。假设电机驱动的频率为 f_h，编码器反馈的频率为 f_e，目标角速度为 w_d，采样周期为 T。

// PI-PLL 锁相环参数
#define Kp 1.0   // 比例系数
#define Ki 0.1   // 积分系数
#define Kp_pll 1.0  // PLL 比例系数
#define Ki_pll 0.1  // PLL 积分系数
#define T_pll 0.001 // PLL 采样周期

// 初始化 PI-PLL 锁相环
float theta = 0;   // 当前相位
float w = 0;       // 当前角速度
float error = 0;   // 相位误差
float error_sum = 0;  // 相位误差积分
float v_pi = 0;    // PI 控制器输出
float v_pll = 0;   // PLL 控制器输出
float v_in = 0;    // 电机驱动输入

// 循环更新 PI-PLL 锁相环
while (1) {
    // 读取编码器反馈信号，计算当前相位和角速度
    float phase = read_encoder() * 2 * PI / f_e;
    float delta_theta = phase - theta;
    theta = phase;
    w = delta_theta / T;

    // 计算相位误差和相位误差积分
    float w_d = read_target_speed();
    error = w_d - w;
    error_sum += error * T;

    // PI 控制器输出
    v_pi = Kp * error + Ki * error_sum;

    // PLL 控制器输出
    float v_pll_in = w - w_d;
    v_pll += Kp_pll * v_pll_in + Ki_pll * v_pll_in * T_pll;

    // 计算电机驱动输入
    v_in = v_pi + v_pll;

    // 输出电机驱动信号
    drive_motor(v_in);

    // 等待下一次采样
    delay(T);
}

在这个实现中，我们首先定义了 PI-PLL 锁相环的参数（比例系数、积分系数等），然后通过初始化将各项变量的初始值设为 0。在循环中，我们首先读取编码器反馈信号，计算当前相位和角速度，并计算出相位误差和相位误差积分。然后，我们使用 PI 控制器计算 PI 控制器输出，使用 PLL 控制器计算 PLL 控制器输出，并将两者相加得到电机驱动输入。最后，我们使用 drive_motor 函数输出电机驱动信号，并在 delay 函数中等待下一次采样。

需要注意的是，这只是一个简单的示例，实际的 PI-PLL 锁相环实现可能需要考虑更多因素，例如滤波、饱和等。