用stm32f103c8t6写一个用模糊pid控制无刷直流电机的程序
时间: 2023-12-18 22:05:12 浏览: 145
好的,以下是一个简单的用模糊PID控制无刷直流电机的程序,基于STM32F103C8T6微控制器和Keil MDK开发环境:
```c
#include "stm32f10x.h"
#include "math.h"
// 定义电机控制相关的参数
#define PWM_PERIOD 1000 // PWM周期
#define KP 2.0 // 比例系数
#define KI 1.0 // 积分系数
#define KD 0.5 // 微分系数
#define SETPOINT 500 // 设定值
#define MAX_VOLTAGE 255 // 最大电压
#define MIN_VOLTAGE 0 // 最小电压
// 定义模糊PID控制相关的参数
#define ERROR_PREV 0 // 前一次误差
#define ERROR_PREV_PREV 0 // 前两次误差
#define OUTPUT_PREV 0 // 前一次输出
// 定义变量
uint16_t duty_cycle = 0; // 占空比
uint16_t adc_value = 0; // ADC采样值
float error = 0; // 误差
float error_prev = ERROR_PREV; // 前一次误差
float error_prev_prev = ERROR_PREV_PREV; // 前两次误差
float output = 0; // 输出
float output_prev = OUTPUT_PREV; // 前一次输出
float kp = KP; // 比例系数
float ki = KI; // 积分系数
float kd = KD; // 微分系数
float setpoint = SETPOINT; // 设定值
float max_voltage = MAX_VOLTAGE; // 最大电压
float min_voltage = MIN_VOLTAGE; // 最小电压
// 定义函数
void delay_ms(uint32_t ms);
void init_adc(void);
void init_pwm(void);
void init_timer(void);
float fuzzy_control(float error);
int main(void)
{
// 初始化ADC、PWM和定时器
init_adc();
init_pwm();
init_timer();
while(1)
{
// 读取ADC采样值
adc_value = ADC1->DR;
// 计算误差
error = setpoint - adc_value;
// 进行模糊PID控制
output = fuzzy_control(error);
// 限制输出电压在最大最小值之间
if(output > max_voltage)
{
output = max_voltage;
}
if(output < min_voltage)
{
output = min_voltage;
}
// 计算占空比
duty_cycle = output / max_voltage * PWM_PERIOD;
// 更新PWM占空比
TIM3->CCR1 = duty_cycle;
// 延时一段时间,等待电机转动
delay_ms(100);
}
}
// 初始化ADC
void init_adc(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 使能ADC1和GPIOA时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置GPIOA.0为模拟输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 配置ADC1
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
// 配置ADC1通道0采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);
// 使能ADC1
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
// 开始ADC1转换
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}
// 初始化PWM
void init_pwm(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// 使能GPIOB和TIM3时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
// 配置GPIOB.4为复用输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 配置TIM3
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PWM_PERIOD - 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = SystemCoreClock / 1000000 - 1; // 1us计数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
// 配置TIM3通道1为PWM模式
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(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
// 使能TIM3
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}
// 初始化定时器
void init_timer(void)
{
SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000); // 1ms计数
}
// 实现模糊PID控制
float fuzzy_control(float error)
{
float output_new = 0;
output_new = output_prev
+ kp * (error - error_prev)
+ ki * error
+ kd * (error - 2 * error_prev + error_prev_prev);
// 更新误差和输出历史记录
error_prev_prev = error_prev;
error_prev = error;
output_prev = output_new;
return output_new;
}
// 实现延时函数
void delay_ms(uint32_t ms)
{
uint32_t i, j;
for(i = 0; i < ms; i++)
{
for(j = 0; j < 1000; j++);
}
}
```
这个程序使用了模糊PID控制算法来控制无刷直流电机的转速,可以根据实际需求进行参数调整。同时,程序中还包含了ADC、PWM和定时器的初始化代码,可直接在Keil MDK中编译、下载和调试。
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