STM32——直流电机PI调速

所需元件
STM32F103开发板、L298N一个、带编码器的直流电机一个（如下图所示，淘宝上有很多）

系统框图

通过系统框图，我们需要做两件事，一是要测速，二是要调节。测速目前流行的就是通过编码器测速，调节器我采用的时PI调节，PI调节器调节的参数少，而且能够消除静差，当然用PID调节器也行。
编码器
编码器的结构简化如下图：

在电机转轴上安装了一个磁环，在磁环的下方有一个霍尔传感器，在磁环转动过程中就在霍尔传感器的附近产生了变化的磁场，于是霍尔传感器就输出了脉冲信号。我所用的这个直流电机是1：48的减速电机，电机转轴每转动1圈，编码器输出13个脉冲信号，也就是说输出转轴转动1圈，编码器输出13x48=624个脉冲，再通过STM32编码器接口 4 倍频就是 624x4=2496 个脉冲信号，通过STM32定时器的计数值除以2496就是输出转轴转动的圈数。
所谓4倍频，如下图：

编码器中有两个线路，即A相和B相。我们以A相或B相为例，1个上升沿或者下降沿代表1个脉冲信号，由图中可知有2个上升沿或2个下降沿，即2个脉冲信号。而所谓的4倍频，就是把A、B相的上升沿和下降沿都加起来，一共8个，与之前的2个脉冲信号就是4倍，而所以要加起来做成4倍频，可以提高测量转速的精度。另外A、B相之间相差90度，从而可以判断电机的转向。如果电机正转，A相比B相先90度，也就是说A相已经上升沿了B还是低电平。
PI调节器
关于PID算法，可参考STM32——PID恒温控制
这里贴两张速度曲线图：
1、

2、

图1中设定目标值为400，从图上可以看出超调量还是比较小的，调节时间也比较短，调节的效果还是可以的。图2中，目标值每隔一段时间增加100，加到400后又设为100，整体的调节效果还是蛮不错的。（我程序中的PID参数套用的时候可能达不到图中的效果，这与电机以及编码器之间的差别有关，可适当在做调节）
主要程序
TIM_Encoder.c

#include "TIM_Encoder.h"float RPM_1=0;            //存储上一次测速结果void TIM_Encoder_Init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);        //使能定时器4的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);       //使能PB端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;     //端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;       //浮空输入GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                     //根据设定参数初始化GPIOBTIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;                  // 预分频器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535;                   //设定计数器自动重装值TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //选择时钟分频：不分频TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);                       //清除TIM的更新标志位TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);//Reset counterTIM_SetCounter(TIM4,0);TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}int GetTIMCounter(void)          //获取计数值
{int count=TIM_GetCounter(TIM4);return count;
}float GetRPM(int count)           //计算转速
{//   int RPM=count/2496*2000+0.5;//30ms计算一次（pid.T=30），60000ms为1min,也就是1min计算了2000次，2496=13*4*48表示转动一圈的脉冲数，48表示1：48的减速比float RPM=count*0.8f+0.5f;   //等同于上式，2000/2496约等于0.8if(RPM>1000)                 //过滤掉不合理的结果，仍然使用上次的速度，在按键设定速度的时候或者在减速为0时会有非常的大的错误测速结果，具体原因还未查清    {{return RPM_1;}RPM_1=RPM;                   //更新return RPM;
}

PID.c

#include "PID.h"PID pid;
//int time=0;void PID_Init()
{           pid.Sv=400;         //用户设定转速400pid.Kp=0.3;         //比例pid.Ki=0.015;       //积分pid.Kd=0;           //微分pid.pwmcycle=100;   //pwm周期100uspid.T=30;           //PID计算周期30mspid.OUT0=0;pid.C1ms=0;pid.SEk=0;pid.Ek=0;pid.Ek_1=0;pid.DelEk=0;pid.Dout=0;pid.Iout=0;pid.Pout=0;
}void PID_Calc(float data)        //pid计算
{float out;pid.Pv=data;pid.Ek=pid.Sv-pid.Pv;       //得到当前的偏差值pid.Pout=pid.Kp*pid.Ek;     //比例输出pid.SEk+=pid.Ek;            //历史偏差总和if(pid.SEk<(-50)){pid.SEk=(-50);}pid.DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1;  //最近两次偏差之差pid.Iout=pid.Ki*pid.SEk;    //积分输出if(pid.Iout<(-10)){pid.Iout=(-10);}pid.Dout=pid.Kd*pid.DelEk;  //微分输出out= pid.Pout+ pid.Iout+ pid.Dout;if(out>pid.pwmcycle){pid.OUT=pid.pwmcycle;}else if(out<=0){pid.OUT=pid.OUT0; }else {pid.OUT=out+0.5f;       //四舍五入}pid.Ek_1=pid.Ek;            //更新偏差pid.C1ms=0;
}

工程链接
链接：https://pan.baidu.com/s/1dSXgPf0gzSvTdjlMHyOZ7w
提取码：f8h1

PID调参比较麻烦，这里推荐一个ST官方的软件StmStdio,这个软件网上有很多教程，使用也比较简单。
链接：https://pan.baidu.com/s/1etsrBL80rCe_LouNEE1XEg
提取码：ckve

STM32——直流电机PI调速相关推荐

基于L298N的STM32的直流电机PWM调速控制
这两天研究了一下基于L298N与stm32的直流电机调速,实验结果良好,可以根据调节STM32的PWM占空比来进行直流电机的调速.实验系统图如下: 首先整个PWM实验选用的是stm32f103系列,驱 ...
基于stm32与l298n的直流电机pwm调速（二）
在上一博文中说了直流电机驱动板的电路原理,现在具体说一下直流电机的调速原理以及代码实现,亲测调速有效. 首先说一下接线,l298n可以控制两路直流电机,在这里仅测试一路,看一下l298n的控制逻辑以及 ...
基于STM32单片机的直流电机PWM调速（Proteus仿真+程序）
编号:9 基于STM32单片机的直流电机PWM调速功能描述: 由 STM32单片机+液晶1602显示模块+键盘模块+L298N电机驱动模块+直流电机 1.采用STM32F103单片机为主控制器 2. ...
计算机控制直流电机闭环调速实验,最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告...
最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告班级: xx 姓名: xx 学号: xx 时间: 第16周周日9-12节指导 ...
pwmc语言调速程序_51单片机的直流电机PWM调速系统设计，正转反转，加减速，急停等，仿真和代码...
设计思路直流电机PWM控制系统的主要功能包括:实现对直流电机的加速.减速以及电机的正转.反转和急停,并且可以调整电机的转速,能够方便的实现电机的智能控制. 主体电路:即直流电机PWM控制模块.这部分 ...
基于51单片机直流电机PWM调速设计
具体实现功能系统由STC89C52单片机.LCD1602液晶显示屏.霍尔测速传感器.3V直流电机.按键模块构成. 具体功能: 1.采用霍尔传感器非接触式测电机转速: 2.LCD1602液晶显示当前的 ...
PIC16 F887 单片机直流电机PWM调速 PID调速 PID算法
直流电机PWM调速:使用将直流电机转速转换为脉冲频率,测量出电机的转速,与写入到单片机的EEPROM里的脉冲设定值进行比较产生偏差,若偏差为正值则电机减速,偏差为负值则加速,并在LCD上显示电机的转速 ...
【Proteus仿真】51单片机+直流电机PWM调速实验
[Proteus仿真]51单片机+直流电机PWM调速实验 Proteus仿真采用L293驱动直流电机 -PWM是采用定时器中断实现 /******************************** ...
51单片机的直流电机PWM调速控制系统（附Proteus仿真+C程序等全套资料）
设计思路直流电机PWM控制系统的主要功能包括:很实现对直流电机的加速.减速以及电机的正转.反转和急停,并且可以调整电机的转速,能够方便的实现电机的智能控制. 主体电路:即直流电机PWM控制模块.这部 ...

STM32——直流电机PI调速

STM32——直流电机PI调速相关推荐

最新文章

热门文章