stm32f103c8t6用pid算法写一个五路的循迹小车pid要怎么写

实现一个五路循迹小车的 PID 控制，需要以下步骤：

1. 采集五路循迹传感器的数据，计算出当前位置偏离轨道的距离（误差）。
2. 根据误差计算出 PID 控制器的输出，也就是小车需要调整的速度。
3. 将 PID 控制器的输出转换成 PWM 信号，控制小车的电机转动。
4. 重复执行上述步骤，直到小车到达终点。

下面是一个可能的实现过程：

1. 初始化 PID 控制器的参数，包括比例系数（Kp）、积分系数（Ki）和微分系数（Kd），以及误差的上限和下限。
2. 在主循环中，读取五路循迹传感器的数据，计算出当前误差。
3. 按照如下公式计算 PID 控制器的输出：

output = Kp * error + Ki * sumError + Kd * deltaError

其中，error 为当前误差，sumError 为历史误差的累加和，deltaError 为当前误差与上一次误差的差值。这里要注意，为了避免积分项过大导致控制器失效，需要对 sumError 进行限幅。
4. 根据 PID 控制器的输出，计算出左右电机的 PWM 值。具体方法要根据小车的设计结构和电机驱动方式来确定。
5. 将计算出的 PWM 值输出到电机驱动模块，控制小车的运动。
6. 重复执行上述步骤，直到小车到达终点。

需要注意的是，PID 控制器的参数需要经过实际测试进行调整，以达到最优的控制效果。此外，循迹小车的设计和实现还需要考虑许多其他因素，如传感器的布局、控制器的响应速度等等。

相关问题

stm32f103c8t6用pid算法写一个五路的循迹小车

首先，需要了解PID控制算法的基本原理。PID控制器是一种常见的控制器，它可以通过测量当前状态和目标状态之间的差异来计算输出信号，从而使系统稳定在目标状态。PID控制器由三部分组成：比例项、积分项和微分项，可以通过调整这三个项的权重来优化控制器的性能。

对于循迹小车，需要使用线性光敏二极管(LDR)传感器来检测车辆的位置，然后使用PID控制器来调整车轮的速度，使车辆沿着轨迹行驶。

以下是一个简单的 PID 控制器的实现示例：

#include <stdint.h>

// PID控制器参数
#define KP 0.5
#define KI 0.2
#define KD 0.1

// PID控制器状态
typedef struct {
  float error;
  float error_sum;
  float error_diff;
  float last_error;
} pid_state_t;

// PID控制器初始化
void pid_init(pid_state_t *pid) {
  pid->error = 0;
  pid->error_sum = 0;
  pid->error_diff = 0;
  pid->last_error = 0;
}

// PID控制器计算输出
float pid_compute(pid_state_t *pid) {
  float output = 0;
  pid->error_diff = pid->error - pid->last_error;
  pid->error_sum += pid->error;
  output = KP * pid->error;
  output += KI * pid->error_sum;
  output += KD * pid->error_diff;
  pid->last_error = pid->error;
  return output;
}

// 检测传感器状态
uint8_t get_sensor_state(void);

int main(void) {
  // 初始化PID控制器
  pid_state_t pid;
  pid_init(&pid);

  // 循迹小车控制循环
  while (1) {
    // 检测传感器状态
    uint8_t sensor_state = get_sensor_state();

    // 计算偏差值
    float error = /* 根据传感器状态计算偏差值 */;

    // 更新PID控制器状态
    pid.error = error;
    float output = pid_compute(&pid);

    // 根据PID输出控制车轮速度
    /* 根据输出控制车轮速度 */
  }
}

在这个示例中，我们使用了一个 `pid_state_t` 结构体来存储 PID 控制器的状态，其中包括当前偏差值、偏差值累加、偏差值差分和上一次偏差值。我们还定义了三个常量 `KP`、`KI` 和 `KD` 来设置比例、积分和微分项的权重。

在循迹小车的控制循环中，我们首先检测传感器状态，然后根据传感器状态计算偏差值。接着，我们更新 PID 控制器的状态，并通过调用 `pid_compute` 函数计算输出值。最后，根据输出值控制车轮速度，使车辆沿着轨迹行驶。

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的硬件和传感器进行调整。另外，循迹小车的控制循环还需要考虑避障、转向等因素，需要进一步完善和优化。

stm32f103c8t6用pid算法写一个五路的循迹小车（四个直流减速电机）

循迹小车是一种常见的机器人，它通过感知地面上的黑色线条，实现自动寻路的功能。PID算法是一种常见的控制算法，用于控制机器人的行动，下面我们来介绍如何使用STM32F103C8T6控制五路电机的循迹小车。

首先，需要准备以下硬件材料：

- STM32F103C8T6开发板
- L298N电机驱动模块
- TCRT5000红外线传感器5个
- 直流减速电机4个
- 小车底盘

接下来，我们需要进行以下步骤：

1. 连接硬件

将L298N电机驱动模块与STM32F103C8T6开发板连接，连接方式如下：

| L298N引脚 | STM32F103C8T6引脚 |
|---------|------------------|
| ENA | PB0 |
| IN1 | PB1 |
| IN2 | PB2 |
| IN3 | PB10 |
| IN4 | PB11 |
| ENB | PB12 |

将TCRT5000红外线传感器连接到STM32F103C8T6开发板的引脚上，连接方式如下：

| TCRT5000引脚 | STM32F103C8T6引脚 |
|-------------|------------------|
| VCC | 5V |
| GND | GND |
| DO | PA0~PA4 |

将直流减速电机连接到L298N电机驱动模块上，连接方式如下：

| 直流减速电机引脚 | L298N引脚 |
|----------------|----------|
| 正极 | OUT1 |
| 负极 | OUT2 |
| 正极 | OUT3 |
| 负极 | OUT4 |

2. 编写代码

接下来，我们需要编写代码来实现循迹小车的功能。首先，我们需要对红外线传感器进行初始化，然后读取传感器的数据，并根据数据来控制小车的移动方向。具体代码如下：

#include "stm32f10x.h"

void delay_us(u32 nus)
{
    u32 i;
    for(i=0;i<nus*8;i++);
}

void delay_ms(u16 nms)
{
    u16 i;
    for(i=0;i<nms;i++)
        delay_us(1000);
}

void init_GPIO(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

void motor_forward(u8 speed)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_SET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_SET);
    TIM_SetCompare3(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare4(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare1(TIM3, speed);
    TIM_SetCompare2(TIM3, speed);
}

void motor_backward(u8 speed)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_SET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_SET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_RESET);
    TIM_SetCompare3(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare4(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare1(TIM3, speed);
    TIM_SetCompare2(TIM3, speed);
}

void motor_left(u8 speed)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_SET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_SET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_RESET);
    TIM_SetCompare3(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare4(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare1(TIM3, speed);
    TIM_SetCompare2(TIM3, speed);
}

void motor_right(u8 speed)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_SET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_SET);
    TIM_SetCompare3(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare4(TIM2, speed);
    TIM_SetCompare1(TIM3, speed);
    TIM_SetCompare2(TIM3, speed);
}

void motor_stop(void)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_RESET);
    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_RESET);
    TIM_SetCompare3(TIM2, 0);
    TIM_SetCompare4(TIM2, 0);
    TIM_SetCompare1(TIM3, 0);
    TIM_SetCompare2(TIM3, 0);
}

u8 read_sensor(void)
{
    u8 i,sensor_data=0;
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,1<<i)==0)
            sensor_data|=1<<i;
    }
    return sensor_data;
}

void pid_control(u8 sensor_data)
{
    s16 error;
    s16 p_term;
    s16 i_term;
    s16 d_term;
    static s16 last_error=0;
    static s16 integral=0;

    error=sensor_data-0x0F;

    p_term=error*2;
    integral+=error;
    i_term=integral*0.001;
    d_term=(error-last_error)*40;

    last_error=error;

    s16 speed=p_term+i_term+d_term;

    if(speed>255)
        speed=255;
    if(speed<-255)
        speed=-255;

    if(speed>0)
        motor_forward(speed);
    else if(speed<0)
        motor_backward(-speed);
    else
        motor_stop();
}

int main(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1 | RCC_APB2Periph_TIM8, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

    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_TimeBaseInit(TIM8, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &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_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);

    TIM_OC1Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC2Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC3Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC4Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure);

    TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

    TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM8, ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

    init_GPIO();

    while(1)
    {
        u8 sensor_data=read_sensor();
        pid_control(sensor_data);
        delay_ms(10);
    }
}

3. 调试测试

将代码烧录到STM32F103C8T6开发板上，然后将小车放在地面上，让它自行行驶，观察小车的行动是否符合预期。如果出现异常情况，可以通过调试代码来解决问题。

这样，我们就成功地使用STM32F103C8T6控制五路电机的循迹小车了。