stm32麦克纳姆轮小车pid控制程序

时间: 2023-06-12 10:07:49 浏览: 128
下面是一个基于STM32的麦克纳姆轮小车PID控制程序的示例,供参考: 首先,需要定义一些常量和变量: ```c #define PI 3.14159265358979323846f #define WHEEL_DIAMETER 0.05f // 轮子直径 #define WHEEL_DISTANCE 0.2f // 轮子间距 float pid_kp = 1.0f; // PID控制器的比例系数 float pid_ki = 0.0f; // PID控制器的积分系数 float pid_kd = 0.0f; // PID控制器的微分系数 float target_velocity_x = 0.0f; // 目标x轴速度 float target_velocity_y = 0.0f; // 目标y轴速度 float target_angular_velocity = 0.0f; // 目标角速度 float current_velocity_x = 0.0f; // 当前x轴速度 float current_velocity_y = 0.0f; // 当前y轴速度 float current_angular_velocity = 0.0f; // 当前角速度 float velocity_error_x = 0.0f; // x轴速度误差 float velocity_error_y = 0.0f; // y轴速度误差 float angular_velocity_error = 0.0f; // 角速度误差 float velocity_error_integral_x = 0.0f; // x轴速度误差积分 float velocity_error_integral_y = 0.0f; // y轴速度误差积分 float angular_velocity_error_integral = 0.0f; // 角速度误差积分 float velocity_error_previous_x = 0.0f; // 用于微分的上一次速度误差 float velocity_error_previous_y = 0.0f; // 用于微分的上一次速度误差 float angular_velocity_error_previous = 0.0f; // 用于微分的上一次角速度误差 float pwm_motor1 = 0.0f; // 电机1的PWM输出 float pwm_motor2 = 0.0f; // 电机2的PWM输出 float pwm_motor3 = 0.0f; // 电机3的PWM输出 float pwm_motor4 = 0.0f; // 电机4的PWM输出 float wheel_speed1 = 0.0f; // 电机1输出的轮速 float wheel_speed2 = 0.0f; // 电机2输出的轮速 float wheel_speed3 = 0.0f; // 电机3输出的轮速 float wheel_speed4 = 0.0f; // 电机4输出的轮速 uint32_t last_time = 0; // 上一次计算PID的时间 ``` 然后,需要编写一个PID计算函数,用来根据误差计算出PWM输出: ```c void pid_compute(float *pwm1, float *pwm2, float *pwm3, float *pwm4, uint32_t current_time) { float delta_time = (current_time - last_time) / 1000.0f; velocity_error_x = target_velocity_x - current_velocity_x; velocity_error_y = target_velocity_y - current_velocity_y; angular_velocity_error = target_angular_velocity - current_angular_velocity; velocity_error_integral_x += velocity_error_x * delta_time; velocity_error_integral_y += velocity_error_y * delta_time; angular_velocity_error_integral += angular_velocity_error * delta_time; float velocity_error_derivative_x = (velocity_error_x - velocity_error_previous_x) / delta_time; float velocity_error_derivative_y = (velocity_error_y - velocity_error_previous_y) / delta_time; float angular_velocity_error_derivative = (angular_velocity_error - angular_velocity_error_previous) / delta_time; *pwm1 = pid_kp * velocity_error_x + pid_ki * velocity_error_integral_x + pid_kd * velocity_error_derivative_x; *pwm2 = pid_kp * velocity_error_y + pid_ki * velocity_error_integral_y + pid_kd * velocity_error_derivative_y; *pwm3 = pid_kp * angular_velocity_error + pid_ki * angular_velocity_error_integral + pid_kd * angular_velocity_error_derivative; *pwm4 = 0.0f; // 第四个电机不使用 velocity_error_previous_x = velocity_error_x; velocity_error_previous_y = velocity_error_y; angular_velocity_error_previous = angular_velocity_error; last_time = current_time; } ``` 最后,在主循环中,读取传感器数据,计算当前速度和角速度,然后调用PID计算函数计算PWM输出: ```c while (1) { // 读取传感器数据 float imu_heading = read_imu_heading(); float encoder1 = read_encoder1(); float encoder2 = read_encoder2(); float encoder3 = read_encoder3(); float encoder4 = read_encoder4(); // 计算当前速度和角速度 float wheel_speeds[4] = { 0 }; wheel_speeds[0] = (encoder1 / 360.0f) * WHEEL_DIAMETER * PI; wheel_speeds[1] = (encoder2 / 360.0f) * WHEEL_DIAMETER * PI; wheel_speeds[2] = (encoder3 / 360.0f) * WHEEL_DIAMETER * PI; wheel_speeds[3] = (encoder4 / 360.0f) * WHEEL_DIAMETER * PI; current_velocity_x = (-wheel_speeds[0] + wheel_speeds[1] + wheel_speeds[2] - wheel_speeds[3]) / 4.0f; current_velocity_y = (wheel_speeds[0] + wheel_speeds[1] - wheel_speeds[2] - wheel_speeds[3]) / 4.0f; current_angular_velocity = (wheel_speeds[0] + wheel_speeds[1] + wheel_speeds[2] + wheel_speeds[3]) / (4.0f * WHEEL_DISTANCE); // 调用PID计算函数计算PWM输出 uint32_t current_time = get_current_time(); pid_compute(&pwm_motor1, &pwm_motor2, &pwm_motor3, &pwm_motor4, current_time); // 输出PWM信号到电机 set_motor_pwm(MOTOR1, pwm_motor1); set_motor_pwm(MOTOR2, pwm_motor2); set_motor_pwm(MOTOR3, pwm_motor3); set_motor_pwm(MOTOR4, pwm_motor4); } ``` 需要注意的是,这只是一个简单的示例,实际应用中需要根据具体情况进行调整和改进。

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