所需元件
??STM32F103開發板、L298N一個、帶編碼器的直流電機一個（如下圖所示，淘寶上有很多）

系統框圖

??通過系統框圖，我們需要做兩件事，一是要測速，二是要調節。測速目前流行的就是通過編碼器測速，調節器我采用的時PI調節，PI調節器調節的參數少，而且能夠消除靜差，當然用PID調節器也行。
編碼器
??編碼器的結構簡化如下圖：

??在電機轉軸上安裝了一個磁環，在磁環的下方有一個霍爾傳感器，在磁環轉動過程中就在霍爾傳感器的附近產生了變化的磁場，于是霍爾傳感器就輸出了脈沖信號。我所用的這個直流電機是1：48的減速電機，電機轉軸每轉動1圈，編碼器輸出13個脈沖信號，也就是說輸出轉軸轉動1圈，編碼器輸出13x48=624個脈沖，再通過STM32編碼器接口 4 倍頻就是 624x4=2496 個脈沖信號，通過STM32定時器的計數值除以2496就是輸出轉軸轉動的圈數。
??所謂4倍頻，如下圖：

??編碼器中有兩個線路，即A相和B相。我們以A相或B相為例，1個上升沿或者下降沿代表1個脈沖信號，由圖中可知有2個上升沿或2個下降沿，即2個脈沖信號。而所謂的4倍頻，就是把A、B相的上升沿和下降沿都加起來，一共8個，與之前的2個脈沖信號就是4倍，而所以要加起來做成4倍頻，可以提高測量轉速的精度。另外A、B相之間相差90度，從而可以判斷電機的轉向。如果電機正轉，A相比B相先90度，也就是說A相已經上升沿了B還是低電平。
PI調節器
??關于PID算法，可參考STM32——PID恒溫控制
??這里貼兩張速度曲線圖：
??1、

??2、

??圖1中設定目標值為400，從圖上可以看出超調量還是比較小的，調節時間也比較短，調節的效果還是可以的。圖2中，目標值每隔一段時間增加100，加到400后又設為100，整體的調節效果還是蠻不錯的。（我程序中的PID參數套用的時候可能達不到圖中的效果，這與電機以及編碼器之間的差別有關，可適當在做調節）
主要程序
TIM_Encoder.c

#include "TIM_Encoder.h"float RPM_1=0; //存儲上一次測速結果void TIM_Encoder_Init(void) {TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //使能定時器4的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能PB端口時鐘GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; //端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空輸入GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根據設定參數初始化GPIOBTIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 預分頻器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535; //設定計數器自動重裝值TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //選擇時鐘分頻：不分頻TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上計數 TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用編碼器模式3TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update); //清除TIM的更新標志位TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);//Reset counterTIM_SetCounter(TIM4,0);TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); }int GetTIMCounter(void) //獲取計數值 {int count=TIM_GetCounter(TIM4);return count; }float GetRPM(int count) //計算轉速 { // int RPM=count/2496*2000+0.5;//30ms計算一次（pid.T=30），60000ms為1min,也就是1min計算了2000次，2496=13*4*48表示轉動一圈的脈沖數，48表示1：48的減速比float RPM=count*0.8f+0.5f; //等同于上式，2000/2496約等于0.8if(RPM>1000) //過濾掉不合理的結果，仍然使用上次的速度，在按鍵設定速度的時候或者在減速為0時會有非常的大的錯誤測速結果，具體原因還未查清 {{return RPM_1;}RPM_1=RPM; //更新return RPM; }

PID.c

#include "PID.h"PID pid; //int time=0;void PID_Init() { pid.Sv=400; //用戶設定轉速400pid.Kp=0.3; //比例pid.Ki=0.015; //積分pid.Kd=0; //微分pid.pwmcycle=100; //pwm周期100uspid.T=30; //PID計算周期30mspid.OUT0=0;pid.C1ms=0;pid.SEk=0;pid.Ek=0;pid.Ek_1=0;pid.DelEk=0;pid.Dout=0;pid.Iout=0;pid.Pout=0; }void PID_Calc(float data) //pid計算 {float out;pid.Pv=data;pid.Ek=pid.Sv-pid.Pv; //得到當前的偏差值pid.Pout=pid.Kp*pid.Ek; //比例輸出pid.SEk+=pid.Ek; //歷史偏差總和if(pid.SEk<(-50)){pid.SEk=(-50);}pid.DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1; //最近兩次偏差之差pid.Iout=pid.Ki*pid.SEk; //積分輸出if(pid.Iout<(-10)){pid.Iout=(-10);}pid.Dout=pid.Kd*pid.DelEk; //微分輸出out= pid.Pout+ pid.Iout+ pid.Dout;if(out>pid.pwmcycle){pid.OUT=pid.pwmcycle;}else if(out<=0){pid.OUT=pid.OUT0; }else {pid.OUT=out+0.5f; //四舍五入}pid.Ek_1=pid.Ek; //更新偏差pid.C1ms=0; }

工程鏈接
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1dSXgPf0gzSvTdjlMHyOZ7w
提取碼：f8h1

??PID調參比較麻煩，這里推薦一個ST官方的軟件StmStdio,這個軟件網上有很多教程，使用也比較簡單。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1etsrBL80rCe_LouNEE1XEg
提取碼：ckve

總結

以上是生活随笔為你收集整理的STM32——直流电机PI调速的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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