步进电机位置速度双闭环串级调控

代码说明：

/**   ******************************************************************************   ******************************************************************************   */ /* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/ #include "stm32f1xx_hal.h" #include "StepMotor/bsp_STEPMOTOR.h"  #include "usart/bsp_debug_usart.h" #include "EncoderTIM/bsp_EncoderTIM.h" #include  #include  /* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/ typedef struct  {   __IO float SetPoint;    // 目标值  单位:mm   __IO int LastError;     // 前一次误差       __IO int PrevError;     // 前两次误差   __IO long SumError;     // 累计误差   __IO double Proportion; // Kp系数   __IO double Integral;   // Ki系数   __IO double Derivative; // Kd系数 }PID; /* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/ #define TXDCYCLE                    1000    // 数据发送周期;单位：ms #define SAMPLING                    0x01    // 采样标记 #define TXD                         0x02    // 发送数据标记 #define MAX_SPEED                   200 #define abs(x)    ((x)Proportion * iError)                  // E[k]项               -(ptr->Integral * ptr->LastError)       // E[k-1]项               (ptr->Derivative * ptr->PrevError);    // E[k-2]项      ptr->PrevError = ptr->LastError;                    // 存储误差，用于下次计算   ptr->LastError = iError;   return(iIncpid);                                    // 返回增量值 } /**   * 函数功能：PID参数初始化   * 输入参数：无   * 返 回 值：无   * 说    明：无 */ void PID_Init() {   sPID.Proportion = 0.01;   //比例系数   sPID.Integral   = 0;      //积分系数   sPID.Derivative = 0;      //微分系数   sPID.LastError  = 0;      //前一次的误差   sPID.PrevError  = 0;      //前两次的误差   sPID.SetPoint   = 50;     //目标值   sPID.SumError   = 0;      //累计误差      vPID.Proportion = 0.035;  //比例系数   vPID.Integral   = 0.005;  //积分系数   vPID.Derivative = 0;      //微分系数   vPID.LastError  = 0;      //前一次的误差   vPID.PrevError  = 0;      //前两次的误差   vPID.SetPoint   = 7;      //目标值   vPID.SumError   = 0;      //累计误差  } /**   * 函数功能: 系统时钟配置   * 输入参数: 无   * 返 回 值: 无   * 说    明: 无   */ void SystemClock_Config(void) {   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;  // 外部晶振，8MHz   RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;   RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;  // 9倍频，得到72MHz主时钟   HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;       // 系统时钟：72MHz   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;              // AHB时钟：72MHz   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;               // APB1时钟：36MHz   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;               // APB2时钟：72MHz   HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);   // HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000    1ms中断一次 // HAL_RCC_GetHCLKFreq()/100000 10us中断一次 // HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000000 1us中断一次   HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);  // 配置并启动系统滴答定时器   /* 系统滴答定时器时钟源 */   HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);   /* 系统滴答定时器中断优先级配置 */   HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 1, 0); } /**   * 函数功能: 主函数.   * 输入参数: 无   * 返 回 值: 无   * 说    明: 无   */ int main(void) {    static float Dis_Exp_Val = 0;     // PID计算出来的期望值   static float Vel_Exp_Val = 0;     // PID计算出来的期望值   float Dis_Target = 0;             // 目标位置所对应编码器脉冲值   float Vel_Target = 0;             // 每单位采样周期内的脉冲数(频率)   uint16_t SUM_Pulse = 0;           // 1秒内的总脉冲   int16_t MSF = 0;                  // 电机反馈速度   __IO int32_t CaptureNumber=0;     // 输入捕获数   __IO int32_t Last_CaptureNumber=0;// 上一次捕获值   uint8_t aTxBuffer[SENDBUFF_SIZE]; // 串口DMA发送缓冲区   uint8_t Motion_Dir = 0;           // 电机运动方向   /* 复位所有外设，初始化Flash接口和系统滴答定时器 */   HAL_Init();   /* 配置系统时钟 */   SystemClock_Config();   /* 调试串口初始化 */   MX_DEBUG_USART_Init();    /* 编码器定时器初始化并配置输入捕获功能 */   ENCODER_TIMx_Init();   /* 启动编码器接口 */   HAL_TIM_Encoder_Start(&htimx_Encoder, TIM_CHANNEL_ALL);      /* PID参数初始化*/   PID_Init();   Dis_Target = (sPID.SetPoint*PPM);//目标位置所对应编码器脉冲值   Vel_Target = (vPID.SetPoint*P_PERIOD);//每单位采样周期内的脉冲数(频率)      /* 步进电机定时器初始化*/   STEPMOTOR_TIMx_Init();   /* 首先禁止步进电机动作*/   STEPMOTOR_OUTPUT_DISABLE();   /* 启动定时器 */   HAL_TIM_Base_Start(&htimx_STEPMOTOR);   /* 启动比较输出并使能中断 */   HAL_TIM_OC_Start_IT(&htimx_STEPMOTOR,TIM_CHANNEL_1);   /* 无限循环 */   while (1)   {      //采样和控制周期为20ms     if(Time_Flag & SAMPLING)     {       //获得编码器的脉冲值       CaptureNumber = OverflowCount*65535 __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimx_Encoder);       //M法 测速度       MSF = CaptureNumber  - Last_CaptureNumber;       Last_CaptureNumber = CaptureNumber;       MSF = abs(MSF);       //对速度进行累计,得到1s内的脉冲数       SUM_Pulse = MSF;              //位置环PID计算,根据计算结果判断电机运动方向       Dis_Exp_Val = IncPIDCalc(CaptureNumber,Dis_Target,&sPID);       Motion_Dir= Dis_Exp_Val= Vel_Target)         Dis_Exp_Val = Vel_Target;       Vel_Exp_Val = IncPIDCalc(MSF,Dis_Exp_Val,&vPID);       //当到达目标位置的时候,这时候已经电机非常慢了.为了减少超调,可以直接将速度环的输出清零       if(Vel_Exp_Val = TXDCYCLE)            // 1s   {     Time_Flag |= TXD;     time_count = 0;   } }