pid控制pwm输出电机

### 使用PID控制器生成PWM信号控制电机速度和位置

在电机控制系统中，通过调整PWM占空比可以有效调节电机的工作状态。对于基于PID控制器的设计方案，其核心在于将期望值与实际反馈值之间的误差作为输入传递给PID算法处理[^1]。

#### PID控制器原理概述
PID控制器是一种线性控制器，它依据给定值r(t)与实际输出c(t)构成的偏差e(t)=r(t)-c(t)，按比例P、积分I、微分D通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。具体表达式如下：

\[ u(t) = K_p e(t)+K_i\int_0^t{e(\tau)d\tau}+K_d \frac{{de}}{{dt}} \]

其中\(u(t)\)表示控制变量即PWM占空比；\(K_p\)、\(K_i\)、\(K_d\)分别为比例系数、积分时间常数倒数以及微分时间常数。

#### MATLAB/Simulink中的实现方法
为了便于理解和操作，在MATLAB环境下利用Simulink工具箱构建仿真模型是一个不错的选择。这里提供了一个简单的框架用于说明如何创建这样的系统[^2]。

% 初始化参数设置
kp = 1; ki = 0.5; kd = 0.1;
sys = pid(kp,ki,kd);

% 创建SISO feedback loop with plant and controller
feedback(sys,'Plant Transfer Function')

% Simulate the closed-loop system response to a step input.
step(feedback(sys))

上述代码片段展示了如何定义一个标准形式的比例-积分-微分(PID)控制器，并将其应用于闭环系统的模拟当中。需要注意的是，“Plant Transfer Function”应替换为具体的电机传输函数以匹配实际情况。

针对PWM信号的具体生成过程，则可以通过调用内置函数`pwm()`完成，该函数接受频率f和所需占空比duty_cycle两个主要参数。而在更复杂的场景下，如涉及三相逆变器供电时，则可能需要用到空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术来进行优化。