【零基础玩转BLDC系列】无刷直流电机闭环控制与软件架构

无刷直流电动机基本转动原理等内容请参考《基于霍尔传感器的无刷直流电机控制原理》、《基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理》、《以GD32F30x为例定时器相关功能详解》与《无刷直流电机无位置传感器三段式启动法详细介绍及代码分享》，BLDC基本原理及基础知识本篇不再赘述。

1.PID控制原理

将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称PID控制器。

typedef struct
{//误差项最近两个值 0新值 1旧值 float error[2];  //PID 三个基本参数float Kp;float Ki;float Kd;float Pout;     //比例项输出float Iout;      //积分项输出float Dout;      //微分项输出float out;       //三项叠加输出float max_out;  //PID最大输出float min_out;  //PID最小输出} pid_type_def;

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分成正比关系。“微分项”能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分控制器能改善系统在调解过程中的动态特性。

float PID_calc(pid_type_def *pid, float ref, float fb)
{//计算最新的误差值pid->error[0] = ref - fb;//比例项计算输出pid->Pout = pid->Kp * pid->error[0];//积分项计算输出pid->Iout += pid->Ki * pid->error[0];//微分项输出pid->Dout = pid->Kd * ( pid->error[0] - pid->error[1] );pid->Iout=( pid->Iout < pid->min_out ) ? pid->min_out : pid->Iout ;pid->Iout=( pid->Iout > pid->max_out ) ? pid->max_out : pid->Iout ;//叠加三个输出到总输出pid->out = pid->Pout + pid->Iout + pid->Dout;pid->out=( pid->out < pid->min_out ) ? pid->min_out : pid->out ;pid->out=( pid->out > pid->max_out ) ? pid->max_out : pid->out ;pid->error[1] = pid->error[0];return pid->out;
}

2.转速控制

对BLDC进行转速控制是最常用的控制方式，转速闭环控制以电机实际转速为反馈量，与给定转速值进行比较，计算两者偏差，并对偏差值进行PID控制，从而逐渐消除此偏差，使电机转速达到给定值。

通过转子位置传感器获取当前的电机转速

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