小编科普PID控制方法有何作用

电路

电机可以分为哪几种？
控制电路板主要是什么？
常见的驱动器接口有哪些？
PID控制方法有何作用？

郑聪 · 2021-8-17 16:23:18

　　在学习ros机器人之前，我其实不太了解电机，对嵌入式的所有知识也仅仅限于51单片机、stm32、arm soc。但是，因为工作的需要，或者说更多来自于个人的兴趣，发现mcu+电机，可以做这么多事情，还是蛮吃惊的。小到玩具、大到机械臂，里面都有电机的影子，还是蛮有意思的。趁着现在还有点印象，赶紧做个笔记，供后面使用。
　　1、学习视频
　　2、电机种类
　　目前使用比较多的电机主要有直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、舵机、三相交流电机。
　　3、控制电路板
　　目前控制电路板主要还是以51单片机、arm mcu为主，尤其是stm32，基本是标配了。
　　4、驱动器
　　因为功率的原因，本身控制电路板是没有办法直接驱动电机的，中间一般都有驱动器进行连接，比如说常见的步进电机驱动器就是这种产品。
　　5、编码器
　　如果是开环控制，其实无所谓编码器，比如说，在现实应用中，为了成本的考量，步进电机一般都是开环控制。但是在一些精度要求比较高的地方，就需要编码器的参与了。这个时候，我们就需要采用带编码器的步进电机，这样才能形成闭环回路控制，进一步满足精度的要求。
　　6、PID控制方法
　　坦率来讲，目前的控制方法还是以PID为主，不管是速度控制还是位置控制。在一些场合，比如直流有刷电机里面，还会使用串级PID控制，从里到外有三层，分别是电流环、速度环、位置环。当然，如果是直流无刷电机，现在还比较流行FOC控制，stm32也提供了对应的开发软件平台X-CUBE-MCSDk，可以试试看。
　　7、常见的驱动器接口
　　驱动器上接控制电路板，一般有使能、方向和pwm接口。下接电机接口，中间还有各种sw接口，处理分频和电流大小的设置。
　　8、运动控制
　　很多驱动器集成了PID控制算法，那么这个时候上层电路板就能负责运动控制的一部分工作了，比如数据插值运算、梯形加减速、速度规划、z轴处理、协议解析等工作。
　　当然，仅仅知道上面这些还是不够，最好了解一下各个模型的运动控制方法，比如两轮差速模型等等，实际使用还是比较多的。
　　9、经典的运动控制场景
　　我们以雕刻机来说，一般处理流程是这样的，pc-》运动控制电路板-》驱动器-》电机。首先pc将需要雕刻的图像切分成一个一个的G指令，通过串口或者u***传给运动控制电路板。电路板收到信号后，通过开源grbl代码的进一步分解，输出pwm信号给驱动器。这个时候驱动器收到pwm波形后，通过内部的转化，输出给电机，这样就形成了一个完整的控制操作。等到所有G指令都完成之后，电机停止运动归位，这样雕刻机的工作就完成了，就是这么一个流程。
　　10、常见软件开发方法
　　代码一般就是裸奔，或者用rtos。不重要的协议解析、打印输出、lcd显示这些，都可以放在空闲任务来做，剩下来的代码就是在时间中断里面执行，计算每次需要输出的pwm个数，这样就可以了。
　　11、其他资料
　　除了上面的视频资料，我觉得他的文字版也挺好的。

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