以stm32c8t6芯片写出关于光电编码器测试的直流电机转速控制,用标准库写代码,控制算法为模糊PID

时间: 2023-06-13 19:06:24 浏览: 65
好的,以下是一个简单的基于STM32标准库的光电编码器测试的直流电机转速控制代码,使用模糊PID算法: ```c #include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_tim.h" #define PWM_PERIOD 9999 // PWM周期 #define ENCODER_RESOLUTION 1024 // 光电编码器分辨率 #define MAX_RPM 3000 // 电机最大转速 #define MIN_RPM 0 // 电机最小转速 // PID控制器参数 #define KP 0.5 #define KI 0.2 #define KD 0.1 #define KF 0.05 // 电机控制状态 typedef enum { STOPPED, ACCELERATING, DECELERATING, CRUISING } MotorState; // PID控制器结构体 typedef struct { float setpoint; // 目标转速 float error; // 当前误差 float last_error; // 上一次误差 float integral_error; // 积分误差 float derivative_error; // 微分误差 float output; // 控制器输出 } PIDController; // 电机控制结构体 typedef struct { TIM_TypeDef* pwm_timer; // PWM计时器 uint16_t pwm_channel; // PWM通道 TIM_TypeDef* encoder_timer; // 编码器计时器 uint16_t encoder_channel_a; // 编码器通道A uint16_t encoder_channel_b; // 编码器通道B GPIO_TypeDef* encoder_port; // 编码器端口 uint16_t encoder_pin_a; // 编码器引脚A uint16_t encoder_pin_b; // 编码器引脚B float rpm; // 当前转速 MotorState state; // 电机状态 PIDController pid; // PID控制器 } MotorController; // 初始化PID控制器 void init_pid_controller(PIDController* pid, float setpoint) { pid->setpoint = setpoint; pid->error = 0; pid->last_error = 0; pid->integral_error = 0; pid->derivative_error = 0; pid->output = 0; } // 更新PID控制器 void update_pid_controller(PIDController* pid, float input, float dt) { pid->last_error = pid->error; pid->error = pid->setpoint - input; pid->integral_error += pid->error * dt; pid->derivative_error = (pid->error - pid->last_error) / dt; pid->output = KP * pid->error + KI * pid->integral_error + KD * pid->derivative_error + KF * pid->setpoint; } // 初始化电机控制器 void init_motor_controller(MotorController* motor, TIM_TypeDef* pwm_timer, uint16_t pwm_channel, TIM_TypeDef* encoder_timer, uint16_t encoder_channel_a, uint16_t encoder_channel_b, GPIO_TypeDef* encoder_port, uint16_t encoder_pin_a, uint16_t encoder_pin_b) { motor->pwm_timer = pwm_timer; motor->pwm_channel = pwm_channel; motor->encoder_timer = encoder_timer; motor->encoder_channel_a = encoder_channel_a; motor->encoder_channel_b = encoder_channel_b; motor->encoder_port = encoder_port; motor->encoder_pin_a = encoder_pin_a; motor->encoder_pin_b = encoder_pin_b; motor->rpm = 0; motor->state = STOPPED; init_pid_controller(&motor->pid, 0); } // 获取编码器计数器值 int32_t get_encoder_counter(TIM_TypeDef* timer) { return (int16_t)timer->CNT; } // 重置编码器计数器 void reset_encoder_counter(TIM_TypeDef* timer) { timer->CNT = 0; } // 获取电机当前转速 float get_motor_rpm(MotorController* motor, float dt) { int32_t count = get_encoder_counter(motor->encoder_timer); float rpm = (float)count / ENCODER_RESOLUTION * 60 / dt; reset_encoder_counter(motor->encoder_timer); return rpm; } // 设置电机PWM占空比 void set_motor_pwm(MotorController* motor, uint16_t duty_cycle) { TIM_SetCompare(motor->pwm_timer, motor->pwm_channel, duty_cycle); } // 停止电机 void stop_motor(MotorController* motor) { set_motor_pwm(motor, 0); motor->state = STOPPED; } // 加速电机 void accelerate_motor(MotorController* motor) { set_motor_pwm(motor, 1000); motor->state = ACCELERATING; } // 减速电机 void decelerate_motor(MotorController* motor) { set_motor_pwm(motor, 500); motor->state = DECELERATING; } // 控制电机 void control_motor(MotorController* motor, float dt) { switch (motor->state) { case STOPPED: // 如果电机停止,则直接停止 stop_motor(motor); break; case ACCELERATING: // 如果电机正在加速,则加速到目标转速 if (motor->rpm >= motor->pid.setpoint) { motor->state = CRUISING; } break; case DECELERATING: // 如果电机正在减速,则减速到目标转速 if (motor->rpm <= motor->pid.setpoint) { motor->state = CRUISING; } break; case CRUISING: // 如果电机正在巡航,则使用PID控制器来维持目标转速 update_pid_controller(&motor->pid, motor->rpm, dt); set_motor_pwm(motor, motor->pid.output); break; } } int main(void) { // 初始化时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 初始化GPIO GPIO_InitTypeDef gpio_init; gpio_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; gpio_init.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; gpio_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init); gpio_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; gpio_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init); // 初始化PWM TIM_TimeBaseInitTypeDef timer_init; timer_init.TIM_Prescaler = 72 - 1; timer_init.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; timer_init.TIM_Period = PWM_PERIOD; timer_init.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &timer_init); TIM_OCInitTypeDef pwm_init; pwm_init.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; pwm_init.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; pwm_init.TIM_Pulse = 0; pwm_init.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM2, &pwm_init); TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); // 初始化编码器 TIM_EncoderInterfaceConfigTypeDef encoder_init; encoder_init.TIM_EncoderMode = TIM_EncoderMode_TI12; encoder_init.TIM_IC1Polarity = TIM_ICPolarity_Rising; encoder_init.TIM_IC2Polarity = TIM_ICPolarity_Rising; encoder_init.TIM_IC1Selection = TIM_ICSelection_DirectTI; encoder_init.TIM_IC2Selection = TIM_ICSelection_DirectTI; encoder_init.TIM_IC1Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1; encoder_init.TIM_IC2Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, &encoder_init); TIM_SetCounter(TIM2, 0); // 初始化电机控制器 MotorController motor; init_motor_controller(&motor, TIM2, TIM_Channel_1, TIM2, TIM_Channel_1, TIM_Channel_2, GPIOA, GPIO_Pin_0, GPIO_Pin_1); init_pid_controller(&motor.pid, 1000); // 循环读取编码器计数器并控制电机 float dt = 0.01; while (1) { motor.rpm = get_motor_rpm(&motor, dt); control_motor(&motor, dt); if (motor.rpm >= MAX_RPM) { motor.pid.setpoint = MAX_RPM; motor.state = DECELERATING; } else if (motor.rpm <= MIN_RPM) { motor.pid.setpoint = MIN_RPM; motor.state = ACCELERATING; } else { motor.pid.setpoint = MAX_RPM / 2; } for (int i = 0; i < 100000; i++); // 等待一段时间 } } ``` 该代码使用TIM2作为PWM计时器和编码器计时器,PA3用作PWM输出,PA0和PA1用作编码器输入。控制器初始化之后,通过读取编码器计数器来获取电机当前转速,并使用模糊PID控制器来控制电机转速。在主循环中,根据电机的转速状态来决定加速、减速或巡航,并在巡航状态下使用PID控制器来维持目标转速。同时,为了防止电机转速过高或过低,设置了最大和最小转速限制。

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