1.4.1直流电机PID

### 直流电机PID控制实现方法

#### 1. 增量式PID算法概述
增量式PID算法是一种常用的闭环控制系统中的调节器计算方法。该算法通过当前误差、上一次误差以及积分项来调整输出，从而达到精确控制的目的[^1]。

对于直流减速电机而言，在主控部分选择了PWM方式配合增量式PID算法来进行速度或位置的精准调控。具体来说：

- **比例(P)** 组件基于即时测量值与设定目标之间的差距；
- **积分(I)** 部分累积历史偏差以消除稳态误差；
- **微分(D)** 成分预测未来趋势并提前做出反应减少超调现象；

这些参数共同作用于最终输出给定占空比信号至驱动级完成对电机转速的有效管理。

#### 2. 系统硬件配置
为了实现上述功能，整个系统采用了如下组件构成：
- STM32F103C8T6作为核心处理器负责运行程序逻辑处理数据采集及发送指令；
- TB6612是一款专用于小型马达驱动的理想IC，能够提供足够的电流支持同时具备良好的保护机制确保安全可靠工作；
- OLED屏幕用来实时展示各项状态信息便于观察调试过程；
- 辅助元件如电阻、电容等则主要用于滤波稳定电源电压等方面的作用。

#### 3. 软件编程实例
下面给出一段简单的Python伪代码表示如何利用增量型PID控制器操作DC Motor:

class PIDController:
    def __init__(self, kp, ki, kd):
        self.kp = kp
        self.ki = ki
        self.kd = kd
        
        self.last_error = 0
        self.integral = 0
    
    def compute(self, setpoint, measured_value):
        error = setpoint - measured_value
        derivative = error - self.last_error
        self.integral += error
        
        output = (self.kp * error +
                  self.ki * self.integral +
                  self.kd * derivative)
        
        self.last_error = error
        return max(min(output, 1), 0)

def main():
    pid = PIDController(kp=1.2, ki=0.5, kd=0.01) # 参数需根据实际情况调整
    target_speed = 100  # 设定的目标速度值
    
    while True:
        current_speed = read_encoder()  # 获取编码器读数转换成实际速度
        duty_cycle = pid.compute(target_speed, current_speed)
        apply_pwm(duty_cycle)           # 将计算得到的结果应用于PWM输出改变电机输入功率

此段代码展示了基本框架但并未涉及具体的硬件接口函数定义(`read_encoder`, `apply_pwm`)，这部分需要依据所使用的开发板特性自行编写相应底层驱动[^2]。