stm32中电机滑模算法实现

电机滑模控制（SMC）是一种非线性控制方法，可以用于高性能电机控制。下面是一个基于STM32的电机滑模算法实现的示例：

1. 定义电机模型

首先，我们需要定义电机模型。这里使用一个简单的直流电机模型，其中电机输出转矩 $T$ 与输入电流 $I$ 之间的关系为：

$$ T = K_T \cdot I $$

其中 $K_T$ 是电机的转矩常数。

2. 设计滑模控制器

接下来，我们需要设计滑模控制器。滑模控制器的主要思想是将系统状态 $x$ 通过一个滑模面 $s(x)$ 映射到一个稳定的目标状态。这里，我们使用一个基于误差 $e$ 和误差变化率 $\dot{e}$ 的滑模面：

$$ s(x) = e + \lambda \cdot \dot{e} $$

其中 $\lambda$ 是一个控制参数，用于平衡误差和误差变化率的影响。

滑模控制器的输出 $u$ 由滑模面的导数 $s'(x)$ 决定：

$$ u = -\frac{1}{K_T} s'(x) $$

为了实现滑模控制器，我们需要计算误差 $e$ 和误差变化率 $\dot{e}$，并根据它们计算滑模面的导数 $s'(x)$。这里，我们可以使用STM32的ADC模块来测量电流和转速，然后根据电机模型计算电机输出转矩 $T$。误差 $e$ 和误差变化率 $\dot{e}$ 可以通过测量值和目标值之间的差异计算得出。

3. 实现控制循环

最后，我们需要将滑模控制器集成到控制循环中。这里使用一个基于定时器的控制循环，每个循环中执行以下步骤：

- 读取ADC测量值，计算电机输出转矩 $T$；
- 计算误差 $e$ 和误差变化率 $\dot{e}$；
- 计算滑模面的导数 $s'(x)$；
- 根据滑模面的导数 $s'(x)$ 计算电机控制输出 $u$；
- 将电机控制输出 $u$ 送入PWM模块，控制电机转速。

示例代码：

#include "stm32f4xx.h"

// 电机转矩常数
#define K_T 0.1

// 控制参数
#define LAMBDA 1.0

// 目标电流
#define I_REF 0.5

// 目标转速
#define W_REF 1000.0

// PWM周期
#define PWM_PERIOD 1000

// 控制循环周期
#define CONTROL_PERIOD 100

// 电流和转速测量值
float i_meas = 0.0;
float w_meas = 0.0;

// 误差和误差变化率
float e = 0.0;
float e_dot = 0.0;

// 滑模面和滑模面导数
float s = 0.0;
float s_dot = 0.0;

// 电机控制输出
float u = 0.0;

// 初始化ADC模块
void adc_init() {
    // TODO: 初始化ADC模块
}

// 初始化PWM模块
void pwm_init() {
    // TODO: 初始化PWM模块
}

// 读取电流和转速测量值
void read_sensors() {
    i_meas = adc_read_channel(0);
    w_meas = adc_read_channel(1);
}

// 计算误差和误差变化率
void calculate_error() {
    float i_error = I_REF - i_meas;
    float w_error = W_REF - w_meas;
    e = i_error + LAMBDA * w_error;
    e_dot = w_error;
}

// 计算滑模面导数
void calculate_sliding_surface() {
    s = e + LAMBDA * e_dot;
    s_dot = -K_T * u;
}

// 计算电机控制输出
void calculate_control_output() {
    u = -s_dot / K_T;
}

// 控制循环中断处理函数
void control_loop_handler() {
    read_sensors();
    calculate_error();
    calculate_sliding_surface();
    calculate_control_output();
    pwm_set_duty_cycle(u * PWM_PERIOD / 2);
}

int main() {
    // 初始化ADC和PWM模块
    adc_init();
    pwm_init();

    // 启动定时器，设置控制循环周期
    timer_start(CONTROL_PERIOD, control_loop_handler);

    // 等待控制循环结束
    while (1) {
        // TODO: 等待控制循环结束
    }

    return 0;
}