本文共 1733 字，大约阅读时间需要 5 分钟。

PID控制算法与直流电机的PWM控制

PID控制算法是工业控制领域使用最广泛的算法之一，而嵌入式系统是实现智能控制的最常见手段。在本文中，我们将通过一个实际案例——使用单片机控制两个带编码器的直流电机，使二者转速保持一致——来详细讲解PID算法与直流电机的PWM技术控制。

PID控制算法的基本原理

PID控制算法由三个环节组成：比例、积分和微分控制。其基本工作原理如下：

PID控制器的三个参数Kp、Ki、Kd需要通过实际调试确定。通常情况下，Kp > Kd，Ki的大小根据具体需求调整。参数的确定需要结合实际控制需求和系统输出情况进行优化。

直流电机控制与编码器反馈

在本文中，我们使用带编码器的直流减速电机。编码器的作用是将电机的角位移或角速度信号转换为电脉冲信号，通过检测脉冲信号的频率可以准确获取电机的转速。

直流电机的控制主要通过PWM技术实现。PWM控制的核心是调节占空比，从而改变电机两端电压，进而控制电机转速。控制系统的结构图如上图所示。

程序实现步骤

1. 系统初始化

• 配置全局变量和外设：完成PID参数、定时器、串口等外设的初始化。
• 初始化延时功能、PWM、编码器以及中断管理。

2. PID参数设置

通过串口接收命令，用户可以实时调整PID参数。参数调整的具体实现如下：

do {
    switch(go) {
        case 'P': mts.Kp += val; go = 0; break;
        case 'I': mts.Ki += val; go = 0; break;
        case 'D': mts.Kd += val; go = 0; break;
        case 'p': mts.Kp -= val; go = 0; break;
        case 'i': mts.Ki -= val; go = 0; break;
        case 'd': mts.Kd -= val; go = 0; break;
        default: break;
    }
    delay_ms(10);
} while(go != '0');

3. 主控制循环

在循环体中，实现PID控制算法的核心逻辑，包括计算控制输出并发送数据。

while(1) {
    detPID_PWM_out(); //计算控制输出
    if(sendFlag) {
        send_intData(mts.detPWM_out); //发送数据
        sendFlag = 0;
    }
    TIM_SetCompare1(TIM5, BASE_SPEED - mts.detPWM_out); //控制电机转速
    TIM_SetCompare2(TIM5, BASE_SPEED + mts.detPWM_out); //控制电机转速
    TIM_SetCompare3(TIM5, 0); //通道3、4为0
    TIM_SetCompare4(TIM5, 0); //通道3、4为0
}

4. 中断处理

• 串口中断：用于接收上位机的命令和数据，实现PID参数的实时调整。
• 定时器中断：用于采集编码器反馈信号，计算偏差值，并触发PID控制算法。

总结

本文通过一个实际案例，详细介绍了PID控制算法的基本原理及其在直流电机控制中的应用。PID控制算法的核心在于参数的确定和调节，而直流电机的控制则主要依赖于PWM技术。通过本文的实现，可以清晰地看到PID算法的优势以及其在嵌入式系统中的实际应用价值。

如果对PID控制算法的改进方法或其他控制算法感兴趣，可以关注公众号“24K纯学渣”，回复关键词“PID电机控制”即可获取相关资源。如有任何疑问或建议，欢迎在评论区留言交流。

转载地址：http://prwv.baihongyu.com/