stm32用pid算法输出PWM波控制BUCK电路

在STM32上使用PID算法输出PWM波控制BUCK电路，主要包含以下几个步骤：

1. 初始化PWM输出：使用STM32的定时器模块配置PWM输出，设置占空比和频率，以控制BUCK电路的输出电压。

2. 读取反馈信号：通过ADC模块读取BUCK电路输出电压的反馈信号，作为PID算法的输入。

3. 算法计算：根据PID算法公式，计算出PWM占空比的修正量。

4. 输出PWM波：根据修正量，调整PWM输出的占空比，以控制BUCK电路输出电压的稳定性。

下面是一个简单的代码示例，实现了PID算法控制BUCK电路的输出电压：

#include "stm32f10x.h"

#define VREF 3.3f   // 参考电压
#define VOUT_MAX 5.0f   // 输出电压上限
#define VOUT_MIN 0.0f   // 输出电压下限
#define KP 0.5f   // 比例系数
#define KI 0.2f   // 积分系数
#define KD 0.1f   // 微分系数

float setpoint = 3.3f;   // 设定输出电压
float error = 0.0f;   // 误差值
float last_error = 0.0f;   // 上一次误差值
float integral = 0.0f;   // 积分值
float derivative = 0.0f;   // 微分值
float pwm_duty = 0.0f;   // PWM占空比

void TIM1_PWM_Init(uint32_t arr, uint32_t psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);

    TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);
}

float PID_Controller(float input)
{
    error = setpoint - input;
    integral += error;
    derivative = error - last_error;
    last_error = error;

    pwm_duty = KP * error + KI * integral + KD * derivative;

    if (pwm_duty > 1.0f)
        pwm_duty = 1.0f;
    else if (pwm_duty < 0.0f)
        pwm_duty = 0.0f;

    return pwm_duty;
}

int main(void)
{
    float vout = 0.0f;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

    uint16_t adc_value = 0;

    TIM1_PWM_Init(999, 71);

    while (1)
    {
        ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_71Cycles5);
        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
        while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
        adc_value = ADC_GetConversionValue(ADC1);

        vout = adc_value * VREF / 4096.0f;
        if (vout > VOUT_MAX)
            vout = VOUT_MAX;
        else if (vout < VOUT_MIN)
            vout = VOUT_MIN;

        pwm_duty = PID_Controller(vout);
        TIM_SetCompare2(TIM1, pwm_duty * 999);
    }
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了定时器1（TIM1）的PWM输出模式来控制BUCK电路的输出电压。同时，我们通过ADC模块读取BUCK电路输出电压的反馈信号，作为PID算法的输入。在PID算法中，我们设置了比例系数、积分系数和微分系数，根据当前误差值计算出PWM占空比的修正量，并通过TIM_SetCompare2函数调整PWM输出的占空比。