帮我写一个在STM32F103ZET6上使用的PID控制步进电机运动到指定坐标的代码
时间: 2024-03-10 10:47:12 浏览: 72
以下是一个简单的例子,演示了如何在STM32F103ZET6上使用PID控制步进电机运动到指定坐标的代码:
```c
#include "stm32f10x.h"
#define PULSE_PER_REV 200 // 步进电机每转的脉冲数
#define STEPS_PER_MM 10 // 步进电机每毫米的脉冲数
#define MAX_SPEED 1000 // 步进电机最大速度,单位:mm/min
#define ACC 1000 // 步进电机加速度,单位:mm/min^2
#define KP 1 // 比例系数
#define KI 0.5 // 积分系数
#define KD 0.1 // 微分系数
// 定义步进电机引脚
#define STEP_PIN GPIO_Pin_0
#define DIR_PIN GPIO_Pin_1
#define ENABLE_PIN GPIO_Pin_2
// 定义定时器
#define STEP_TIMER TIM1
// 定义步进电机状态
typedef struct {
int32_t pos; // 当前位置,单位:脉冲
int32_t targetPos; // 目标位置,单位:脉冲
int32_t speed; // 当前速度,单位:脉冲/秒
int32_t targetSpeed; // 目标速度,单位:脉冲/秒
int32_t acc; // 加速度,单位:脉冲/秒^2
int32_t maxSpeed; // 最大速度,单位:脉冲/秒
int32_t pulsePerStep; // 每步脉冲数
int32_t stepCounter; // 步进电机计数器
int32_t error; // 误差
int32_t lastError; // 上一次误差
int32_t errorSum; // 误差累计
} StepperState;
// 步进电机状态
StepperState stepper;
// 步进电机初始化
void stepper_init() {
// 使能GPIO时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置步进电机引脚为输出
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = STEP_PIN | DIR_PIN | ENABLE_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 使能定时器时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
// 配置定时器
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72 - 1;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 1000 - 1;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(STEP_TIMER, &TIM_TimeBaseInitStruct);
// 配置定时器中断
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_UP_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// 使能定时器更新中断
TIM_ITConfig(STEP_TIMER, TIM_IT_Update, ENABLE);
// 启动定时器
TIM_Cmd(STEP_TIMER, ENABLE);
// 初始化步进电机状态
stepper.pos = 0;
stepper.targetPos = 0;
stepper.speed = 0;
stepper.targetSpeed = 0;
stepper.acc = ACC * STEPS_PER_MM / 60;
stepper.maxSpeed = MAX_SPEED * STEPS_PER_MM / 60;
stepper.pulsePerStep = PULSE_PER_REV / 200;
stepper.stepCounter = 0;
stepper.error = 0;
stepper.lastError = 0;
stepper.errorSum = 0;
}
// 定时器中断处理函数
void TIM1_UP_IRQHandler() {
// 控制步进电机运动
stepper.stepCounter += stepper.speed;
if (stepper.stepCounter >= stepper.pulsePerStep) {
stepper.stepCounter -= stepper.pulsePerStep;
stepper.pos++;
GPIO_SetBits(GPIOA, STEP_PIN);
GPIO_ResetBits(GPIOA, STEP_PIN);
}
else if (stepper.stepCounter <= -stepper.pulsePerStep) {
stepper.stepCounter += stepper.pulsePerStep;
stepper.pos--;
GPIO_SetBits(GPIOA, STEP_PIN);
GPIO_ResetBits(GPIOA, STEP_PIN);
}
// 计算PID控制量
stepper.error = stepper.targetPos - stepper.pos;
stepper.errorSum += stepper.error;
int32_t dError = stepper.error - stepper.lastError;
stepper.lastError = stepper.error;
int32_t pidOutput = KP * stepper.error + KI * stepper.errorSum + KD * dError;
// 更新步进电机速度
stepper.targetSpeed = pidOutput * STEPS_PER_MM / 60;
if (stepper.targetSpeed > stepper.maxSpeed) {
stepper.targetSpeed = stepper.maxSpeed;
}
else if (stepper.targetSpeed < -stepper.maxSpeed) {
stepper.targetSpeed = -stepper.maxSpeed;
}
if (stepper.speed < stepper.targetSpeed) {
stepper.speed += stepper.acc;
if (stepper.speed > stepper.targetSpeed) {
stepper.speed = stepper.targetSpeed;
}
}
else if (stepper.speed > stepper.targetSpeed) {
stepper.speed -= stepper.acc;
if (stepper.speed < stepper.targetSpeed) {
stepper.speed = stepper.targetSpeed;
}
}
}
// 控制步进电机运动到指定位置
void stepper_move_to(int32_t pos) {
stepper.targetPos = pos;
}
int main() {
// 初始化步进电机
stepper_init();
// 控制步进电机运动到指定位置
stepper_move_to(1000);
while (1) {
// ...
}
}
```
在这个例子中,我们使用PID控制步进电机运动到指定位置。在定时器中断处理函数中,我们控制步进电机按照目标速度运动,并计算出PID控制量。在PID控制量计算完成之后,我们根据控制量调整步进电机的速度。
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