STM32F103C8单片机实现的数字PID直流电机转速控制

"本文档是关于使用单片机进行PID控制直流电机转速的本科毕业设计。设计中，学生使用STM32F103C8单片机为核心控制器，通过数字PID算法调整PWM脉冲的占空比来控制电机转速，并采用光电传感器进行速度反馈，实现无静差的闭环控制。系统还配备OLED显示屏和4×4矩阵键盘，用于设置和显示电机转速及误差。" 在运动控制领域，电机转速的精确控制是至关重要的，这关系到系统的性能和效率。PID（比例-积分-微分）控制是一种广泛应用的自动控制策略，它通过结合比例、积分和微分三个部分来实现对系统的快速响应和良好的稳定性。模拟PID控制虽然历史悠久，参数调整相对简单，但在实际应用中，由于环境因素变化，固定参数往往无法提供最优的控制效果。 随着数字控制技术的进步，数字PID控制应运而生，它能更灵活地调整参数，适应不断变化的系统条件。STM32F103C8是一款基于ARM Cortex-M3内核的高性能微控制器，具备丰富的外设接口和高速处理能力，非常适合用于此类实时控制任务。在本设计中，单片机根据PID算法计算出的占空比来调整生成的PWM（脉宽调制）信号，从而改变直流电机的供电电压，进而控制电机的转速。 光电传感器作为速度检测装置，将电机的转速转化为脉冲频率，这一反馈信号可以被单片机实时获取，实现闭环控制。无静差调节意味着系统能够在达到设定转速后，通过PID的持续校正使电机转速保持恒定，提高控制精度。 此外，系统的人机交互界面由OLED显示屏和4×4矩阵键盘构成。用户可以通过键盘设定电机的期望转速，显示屏则会实时显示当前转速和误差信息，提供直观的操作体验。这样的设计使得系统具有较高的抗干扰能力和控制精度，满足了实际应用的需求。 关键词：PID控制，PWM脉冲，占空比，无静差调节，STM32F103C8单片机，光电传感器，OLED显示屏，4×4矩阵键盘