写一个基于DSPIC系列单片机的位置单闭环PID控制有刷直流电机,且电机不带编码器的完整程序

时间: 2023-07-16 12:14:09 浏览: 57
以下是一个基于DSPIC33FJ32MC204单片机的位置单闭环PID控制有刷直流电机的程序,其中电机不带编码器: ```c #include "p33FJ32MC204.h" #define FCY 40000000UL // 定义主频为40MHz #include <libpic30.h> // 使用__delay_ms()函数 // 定义一些常量 #define PWM_FREQ 10000 // 定义PWM频率为10kHz #define MAX_PWM_DUTY 4000 // 定义PWM最大占空比 #define KP 10.0 // 定义比例系数 #define KI 1.0 // 定义积分系数 #define KD 1.0 // 定义微分系数 // 定义全局变量 volatile int16_t target_pos = 0; // 目标位置 volatile int16_t current_pos = 0; // 当前位置 volatile int16_t last_pos = 0; // 上一次的位置 volatile int16_t error = 0; // 误差 volatile int16_t last_error = 0; // 上一次的误差 volatile int16_t pid_output = 0; // PID输出 volatile int16_t pwm_duty = 0; // PWM占空比 // 定义函数原型 void init_peripheral(); void init_pwm(); void init_adc(); void init_timer(); void init_pid(); void set_pwm_duty(int16_t duty); int16_t read_adc(); void update_pid(); // 主函数 int main(void) { init_peripheral(); // 初始化外设 init_pwm(); // 初始化PWM模块 init_adc(); // 初始化ADC模块 init_timer(); // 初始化定时器 init_pid(); // 初始化PID参数 while (1) { current_pos = read_adc(); // 读取当前位置 update_pid(); // 更新PID参数 set_pwm_duty(pwm_duty); // 设置PWM占空比 __delay_ms(1); // 等待1毫秒 } return 0; } // 初始化外设 void init_peripheral() { // 配置时钟 CLKDIVbits.PLLPOST = 0; // PLL分频器后分频系数为2 PLLFBD = 38; // PLL倍频系数为40 CLKDIVbits.PLLPRE = 0; // PLL分频器前分频系数为2 while (OSCCONbits.LOCK != 1); // 等待PLL稳定 // 配置IO口 TRISBbits.TRISB0 = 1; // 将RB0设置为输入 ANSBbits.ANSB0 = 1; // 将RB0设置为模拟输入 TRISBbits.TRISB1 = 0; // 将RB1设置为输出 LATBbits.LATB1 = 0; // 将RB1输出低电平 } // 初始化PWM模块 void init_pwm() { // 配置IO口 TRISBbits.TRISB2 = 0; // 将RB2设置为输出 RPOR1bits.RP2R = 18; // 将RP2映射为OC1输出 // 配置PWM模块 PTCONbits.PTEN = 0; // 禁止PWM模块 PTCONbits.PTMOD = 0; // PWM模式为独立模式 PTCONbits.PTOPS = 0; // PWM输出极性为高电平有效 PTCONbits.PTCKPS = 0; // PWM时钟分频系数为1 PTCONbits.PTSIDL = 0; // PWM模块在空闲状态下继续工作 PWMCON1bits.PMOD1 = 0; // PWM1模块为标准模式 PWMCON1bits.PEN1L = 1; // PWM1L输出使能 PTPER = FCY / (PWM_FREQ * 2) - 1; // PWM周期为10kHz PWMCON2bits.IUE = 1; // 立即更新PWM寄存器 PTCONbits.PTEN = 1; // 启用PWM模块 } // 初始化ADC模块 void init_adc() { // 配置ADC模块 AD1CON1bits.ADON = 0; // 禁止ADC模块 AD1CON1bits.AD12B = 1; // ADC模块为12位模式 AD1CON1bits.FORM = 0; // ADC结果为整数 AD1CON1bits.SSRC = 0b111; // 自动采样触发 AD1CON2bits.VCFG = 0; // 参考电压为AVDD和AVSS AD1CON2bits.CSCNA = 1; // 扫描输入通道 AD1CON2bits.SMPI = 0; // 中断采样结束 AD1CON3bits.ADRC = 0; // ADC时钟源为系统时钟 AD1CON3bits.ADCS = 63; // ADC时钟分频系数为64 AD1CSSLbits.CSS0 = 1; // 扫描RB0通道 AD1CON1bits.ADON = 1; // 启用ADC模块 // 等待ADC模块稳定 __delay_us(10); } // 初始化定时器 void init_timer() { // 配置定时器 T2CONbits.TON = 0; // 禁止定时器 T2CONbits.TCKPS = 0; // 定时器时钟分频系数为1 T2CONbits.TCS = 0; // 定时器时钟源为内部时钟 TMR2 = 0; // 清零定时器计数器 PR2 = FCY / 1000 - 1; // 定时器周期为1ms IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器中断标志位 IEC0bits.T2IE = 1; // 使能定时器中断 T2CONbits.TON = 1; // 启用定时器 } // 初始化PID参数 void init_pid() { target_pos = 0; current_pos = read_adc(); last_pos = current_pos; error = 0; last_error = 0; pid_output = 0; pwm_duty = 0; } // 设置PWM占空比 void set_pwm_duty(int16_t duty) { if (duty > MAX_PWM_DUTY) { duty = MAX_PWM_DUTY; } else if (duty < -MAX_PWM_DUTY) { duty = -MAX_PWM_DUTY; } if (duty >= 0) { PDC1 = duty; LATBbits.LATB1 = 0; } else { PDC1 = -duty; LATBbits.LATB1 = 1; } } // 读取当前位置 int16_t read_adc() { AD1CON1bits.ASAM = 1; // 自动采样开始 while (!IFS0bits.AD1IF); // 等待采样完成 IFS0bits.AD1IF = 0; // 清除ADC中断标志位 return ADC1BUF0; // 返回采样结果 } // 更新PID参数 void update_pid() { error = target_pos - current_pos; pid_output = KP * error + KI * (error + last_error) + KD * (error - last_error); pwm_duty += pid_output; last_error = error; last_pos = current_pos; } // 定时器中断服务函数 void __attribute__((interrupt, no_auto_psv)) _T2Interrupt(void) { IFS0bits.T2IF = 0; // 清除定时器中断标志位 } ``` 程序的关键部分是`update_pid()`函数,它根据当前位置和目标位置计算出误差,然后根据比例、积分和微分系数计算出PID输出。最后将PID输出加到PWM占空比上,并更新上一次的误差和位置。在`main()`函数中,我们不断读取当前位置,更新PID参数,并设置PWM占空比。因为电机没有编码器,所以我们使用ADC模块来读取电机位置。定时器中断用于控制程序运行频率,这里设置为1ms一次。

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