Stm32用标准库配置，控制光电编码器直流电机的PID程序

首先，需要了解一下PID控制的基本原理。PID控制是一种常见的控制方法，它通过对系统的误差、误差变化率和误差积分三个部分进行加权和来控制系统的输出，从而实现系统的稳定控制。

在控制光电编码器直流电机时，可以将编码器的输出信号作为反馈信号，将PID控制器的输出信号作为电机的控制信号，从而实现对电机的速度或位置进行控制。

下面是一个使用标准库配置的Stm32控制光电编码器直流电机的PID程序的示例：

#include "stm32f10x.h"

#define ENCODER_TIM_PERIOD 65535

/* 定义PID结构体 */
typedef struct {
  float Kp; /* 比例系数 */
  float Ki; /* 积分系数 */
  float Kd; /* 微分系数 */
  float error; /* 当前误差 */
  float last_error; /* 上次误差 */
  float integral; /* 误差积分 */
  float derivative; /* 误差微分 */
} pid_t;

/* 定义PID参数 */
pid_t pid = { 1.0, 0.1, 0.2, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 };

/* 定义PWM输出变量 */
volatile uint16_t pwm_output = 0;

/* 定义编码器计数变量 */
volatile int32_t encoder_count = 0;

/* 定义编码器计数计时器初始化函数 */
void Encoder_TIM_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;

  /* 使能GPIOA时钟 */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

  /* 配置PA6和PA7为复用推挽输出模式 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /* 使能TIM3时钟 */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

  /* 配置TIM3的计数时基 */
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* 配置TIM3的输入捕获通道1 */
  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;
  TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);

  /* 配置TIM3的输入捕获通道2 */
  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;
  TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);

  /* 使能TIM3的捕获中断 */
  TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1 | TIM_IT_CC2, ENABLE);

  /* 使能TIM3 */
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

/* 定义PWM输出计时器初始化函数 */
void PWM_TIM_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

  /* 使能GPIOB时钟 */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

  /* 配置PB1为复用推挽输出模式 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  /* 使能TIM4时钟 */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);

  /* 配置TIM4的计数时基 */
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* 配置TIM4的输出比较通道1 */
  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(TIM4, &TIM_OCInitStructure);

  /* 使能TIM4的PWM输出 */
  TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4, ENABLE);

  /* 使能TIM4 */
  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}

/* 定义PID计算函数 */
void PID_Calculate(float setpoint, float input)
{
  float output = 0.0;

  pid.error = setpoint - input;
  pid.integral += pid.error;
  pid.derivative = pid.error - pid.last_error;
  output = pid.Kp * pid.error + pid.Ki * pid.integral + pid.Kd * pid.derivative;
  pid.last_error = pid.error;

  /* 将PID输出限制在0到1000之间 */
  if (output < 0) {
    output = 0;
  }
  if (output > 1000) {
    output = 1000;
  }

  /* 更新PWM输出值 */
  pwm_output = (uint16_t)output;

  /* 更新编码器计数值 */
  encoder_count = TIM_GetCounter(TIM3);
  TIM_SetCounter(TIM3, ENCODER_TIM_PERIOD / 2);
}

int main(void)
{
  /* 初始化编码器计数计时器 */
  Encoder_TIM_Init();

  /* 初始化PWM输出计时器 */
  PWM_TIM_Init();

  /* 设置编码器初始计数值 */
  TIM_SetCounter(TIM3, ENCODER_TIM_PERIOD / 2);

  while (1) {
    /* 假设目标速度为1000rpm */
    float setpoint = 1000.0;

    /* 获取当前速度，这里假设是编码器的计数值 */
    float input = (float)encoder_count;

    /* 使用PID控制计算PWM输出值 */
    PID_Calculate(setpoint, input);

    /* 更新PWM输出值 */
    TIM_SetCompare1(TIM4, pwm_output);
  }
}

需要注意的是，上述程序仅为示例，具体的PID参数需要根据实际情况进行调整。此外，还需要根据具体的硬件连接情况进行相应的修改。