如何利用stm32f103rct6去实现pid算法控制电机的转角

本人使用的设备/驱动：

• Windows10
  
  
• 串口助手 4.3.25(其实啥都行)
  
  
• 桃饱随处可买的u***-ttl（ch340G）
  
  
• 桃饱随处可买的stlink
  
  
• mpu6050（一个板载，一个通过I2C接插件连接外置）
  
  
• cubeMX 5.6.1
  
  
• PlatformIO
  
  
• stm32f103rct6的storm32BGC
  
  

使用stm32f103rct6，实现pid算法控制电机的转角
本文直接从项目中加入相关功能说起，环境以及其他外设配置：
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
CubeMX配合PlatformIO开发STM32，
正文


耳熟能详pid：
设计方便
不需要知道被控对象的传递函数
只需要调整参数，可以很好的控制很多的系统

在控制系统中，pid作为控制器，根据需求角度和实际角度的角度差，控制过程电机以一定速度转动，来跟随需求角度。
PID的连续函数：
因为要在计算机中实现，所以要进行离散化：

因为main算法以200Hz的频率刷新，所以delta_t可以求出，I和D直接整合进I和D进行调整即可
#define cutoff_coefficent   ((float)1/(2*MATH_PI*30.0f))
#define delta_t             ((float)SYSTEM_PERIOD*0.001)


static float pitchPPara = 130.0;
static float pitchIPara = 1.0;
static float pitchDPara = 10.0;
static float rollPPara = 130.0;
static float rollIPara = 1.0;
static float rollDPara = 10.0;
static float yawPPara = 80.0;
static float yawIPara = 0.0;
static float yawDPara = 8.0;


float PID_Motor1(float actAngle, float expAngle)    // return electric angular speed
{
static float expAngle_old = 0.0, et = 0.0, et_pre = 0.0, et_sum = 0.0, et_diff = 0.0,et_diff_last =0, dpid = 0.0;
static float dP = 0.0, dI = 0.0, dD = 0.0;


et = actAngle - expAngle; //error
dP = rollPPara * et; //


et_sum += et;
dI = rollIPara * et_sum;


et_diff_last=et_diff;
et_diff = et - et_pre;


// low-pass filter
et_diff = cutoff_coefficent / (cutoff_coefficent + delta_t) * et_diff_last + delta_t / (cutoff_coefficent + delta_t) * et_diff;


et_pre = et;
dD = rollDPara * et_diff;


dpid = dP + dI + dD;


return dpid;
}
在实验中发现信号的噪声会使D参数的波动较大，影响控制的性能，所以增加了一个低通滤波器。
其中，截止频率选择为30rad/s，因为通过建模，得出系统的wn大约是22rad/s。