編碼電機PID調試（速度環|比特置環|跟隨）

前面的文章中有講過編碼電機串級PID相關的知識，以及一些PID的調試經驗，這裏我最近正好又把電機摸了一遍，同時將波形的工具加入了進去，個人認為這樣的方式能幫助更多的人了解這個過程，同時也能够更好理解PID這個東西。

同時校招面試過程中，一些嵌入式的崗比特裏面做機器人控制相關的，包括就是介紹自己項目的時候一般都會問一些PID的調試過程，PID幾個參數的作用，內環外環的描述等，因此PID還是比較重要的。

如果本文各比特大佬有意見的話歡迎提出！

1、編碼電機認識

編碼電機數據讀取的內容在前面的文章中已經介紹過了，對應的鏈接如下所示，有需要的可以自行了解：
直流編碼電機雙閉環（速度+角度）控制

這裏不在進行贅述，這裏可以進行部分內容的補充，主要是編碼器的數據處理那個部分，這樣做是為了更好的獲取到角度數據，步驟如下：

首先是這裏我們需要開啟對應的中斷，在中斷中進行數據累加，這樣就可以做一些比如角度以及圈數的記錄了

這裏我們還是回顧下編碼器的線束，這裏的線束就是電機轉一圈的脈沖數目，但是我們編碼器是AB相然後還存在可以上下邊沿的捕獲，這樣就可以進行4倍頻的采樣了

最終圈數的設計如下所示，這裏首先就是設計一個正反，正的話就相加，方向就减掉，然後這裏最終的圈數記錄也是一樣的。

這樣就可以直觀的錶現出來圈數的記錄了，源碼如下：

int Angle = 0;//角度
int circr = 0;//圈數

const int Step_Angle = 360/4/30;	

void Motor_Get_Angle(TIM_HandleTypeDef *htim)	
{
    
	if(htim == &htim2)
	{
    
		if((htim->Instance->CR1 & 0x0010)>>4)//方向判斷
			// 這裏也可以用htim->Instance->CR1來判斷 0X01是順時針，0X11是逆時針
			Angle -= Step_Angle;
		else
			Angle += Step_Angle;
	}
	if(Angle == 360)
	{
    
		circr++;
		Angle = 0;
	}
	if(Angle == -360)
	{
    
		circr--;
		Angle = 0;
	}
}

2、上比特機波形顯示

1、功能介紹

這裏就是推薦使用VOFA+這個串口助手，帶波形顯示功能，比較强大，關於VOFA+這個的介紹我這裏就不進行說明了，網上資料比較多，基本上百度一搜索就能看到很多相關的資料

這裏要使用他的博信顯示功能的話就是按照我下面的操作了

將波形功能拉出來後為了全屏顯示這裏我們還要做一下填充，如下所示

圖形種類選擇波形圖

一般我們x軸直接設置成時間就可以了

y軸就可以來設置我們的曲線了，這裏注意，必須是有，如果數據還沒發送是看不到的

然後我們在選擇下自動縮放

2、協議說明

先進入我們這個協議與連接：

可以看到協議說明如下所示：

這裏可以看下協議說明，如下所示：

另一種說明

主要就是這裏的調試說明，這裏可以看到第一種直接使用printf就可以了，不過兩種都給了例子，所以我决定就還是用第一種的方法來實現，使用printf加上，就可以實現了。

3、速度環調試驗證

這裏我還是搭建跟之前的那篇文章一樣的PID架構，詳見直流編碼電機雙閉環（速度+角度）控制

關於PID的調試效果，可以見我的這篇文章，該文章使用simulink來模擬PID：Matlab使用simulink設置PID記錄

采用的速度環PID如下所示，可以看到打印的參數為目標值和當前值：

這裏我們來看下純p調節的時候，此時KP=200，已經比較大了，仍然是存在穩態誤差的

之後加上I把誤差消除掉，這裏I只是給了0.1

我們單純的繼續增大KP，就可以看到較明顯的超調量了

這個時候如果一比特的增大i就可以看到系統的穩定性下降

最後可以看下調試效果，如下所示：

4、比特置環調試驗證

這裏比特置環就是對電機的比特置進行控制，這裏直接想到的辦法肯定就是直接使用對PID計算，這樣是完全可以的，就是不太穩定，效果不是很好，抗擾動不是很行，因此就可以選擇串級PID的方式來實現相關的功能，如下我對兩種方案都進行了介紹：

下面是直接使用比特置PID進行計算P[ID的情况
、
下面是使用速度和比特置PID進行計算的情况了

這個過程感覺還是就跟著我上面說的調參方案吧，還是計較方便的，可以很快的調試出來，最終的效果如下所示：

5、實現跟隨效果

跟隨其實就是一個PID和另外一個的聯動，本質情况就是把其中的一個環的PID輸入量由另一個的電機的傳感器采集的數據來代替，但是最終控制量確是另外一個電機。

最終實現的效果如下所示：