直流电机PID定速控制研究

dalei1999 · 发表于 2019-3-26 09:40:38

直流电机PID定速控制研究

最近在研究有刷直流电机的PID转速控制，在网上买了学习套装就开始了各种学习。

具备的基础知识：

（1）PID的基础理论；如p,I,d的含义等等。

（2）理论PID与单片机离散式PID的区别，如何在单片机实现离散PID。

（3）STM32单片机的基本操作；如端口定义、按键、串口、定时器的PWM输出、定时器编码器模式操作等等。

在具备了以上知识后，当然我以前也用过STM32，也用过51和AVR单片机，对单片机的基本操作还是有基础的。

按照学习套件的源码进行了解析，我知道要想对电机转速进行定速控制，需要实时转速的反馈，所以第一个问题是找出源码中如何实现转速反馈的。

系统用了定时器的编码器模式实现转速的测量，其实这种模式无非就是能实现4倍频，和51单片机的计数器差不多。即先用一个定时器定时20ms，然后到时去取定时器的值，读完后清零。这个是和其它测速法是一样的。假定目标转速设定为50，即20ms内读取50个脉冲，但要记住此50个脉冲是编码器发出的，有4倍频的关系才能计算出真正的转速。

第二个问题：PID程序放的位置。这个其实就是利用其中一个定时器定时10ms进行中断，采集实时转速，然后计算应该输出的PWM值。当时，为了减轻单片机负担，一般定时20ms检测一次。

第三个问题：PWM的输出和调制。利用定时器PWM的输出，轻松可以实现。但在实际操作中，还是有很多问题。好好看看STM32定时器在PWM模式下的操作。这里面，我们设定的PWM频率是10KHz，ARR定义为7199，即72000000/7200=10000Hz。所以为了调制PWM，此方波高电平的时间，最多就是7200。

我在研究这个问题的时候就是卡在了输出量上，因为在输出PWM时，肯定要限值，因为最大是7200，当通过PID计算后的PWM大于7200或者小于-7200时，都要调整为7200。

我就是想实时看一看输出的PWM是多少？

结果这个问题困扰了我三天。在我的想象中，PWM输出的值肯定在7200以内，不可能比这个大。但是用串口发出的数据显示，这个数据大极了，一直是FFEA差不多。

后来，经过仔细研究发现，在KEIL中int定义的数是有符号的整型数，数据位数是32位。负数在存储器中存的是补码。由于眼瞎没看出来实际发送时用的是绝对值，而串口发送的是原值，导致送到电机控制芯片的是正值，而串口发的是负数，即补码，取反加一。所以串口中一直是比较大的数据。

研究明白后，不禁松了一口气。写了以上文字以示纪念。

总结：细心，耐心，不放弃。同时身边的器材要齐全，比如好的示波器、万用表等等。

dalei1999@163.com