电机PID调试

电机PID调试

• 电机PID调试
• • 一、直流电机原理与TB6612
  • • 1.1 电机原理
    • 1.2 减速器作用
    • 1.3 电机实物接线图
    • 1.4 电机控制芯片
  • 二、编码器使用以及测速原理
  • • 2.1 编码器原理
    • 2.1 编码器接线
    • 2.1 编码器软件四倍
  • 三、离散化PID入门
  • 四、位置PID控制基础
  • • 4.1 原理分析
    • 4.1 控制原理图
    • 4.1 C语言实现

电机PID调试

一、直流电机原理与TB6612

1.1 电机原理

1.2 减速器作用

如上：
假设电机本身
电机转速：10000rpm（每分钟转10000转）
关节扭矩：1kg；

那么如果加入减速器（减速比为20）：
则电机输出就会变为：
电机转速：500rpm
关节扭矩：16kg（实际上会有损耗，我们这里设定为 80% ）

显然，减速器起到两个作用：
1.降低电机转速；
2.增加电机扭矩；

1.3 电机实物接线图

只需要电机正负加载电压后就可以实现电机转动。

1.4 电机控制芯片

电机控制芯片：TB6612
通常我们使用单片机来给电机调速，但是由于单片机IO口输出的带负载能力是比较弱的，所以一般会通过电机功率放大器件去增大电压；

常用的驱动芯片：
L298N电机驱动板模块。

控制芯片的接线：

VM：直流电机相近的电压，例如电机需要接12v电压时候，可以通过一个3s电池进行相连；
VCC，GND：内部逻辑电压；
STBY：是IO口使能端，高电平有效；
红框，篮框：是两路独立电机控制端；

二、编码器使用以及测速原理

2.1 编码器原理

一般装两组霍尔或者光电，会得到AB两相脉冲信号；
根据单位时间的脉冲个数可以得到速度；根据相位差可以对方向进行判断；

2.1 编码器接线

红线，接电源一般是5v；

2.1 编码器软件四倍

四倍频主要是测量AB相的上升和下降沿（就是所有跳变个数 ）；
原来单个脉冲的上升沿个数只有3个，现在所有跳变相加为12个；相当于四倍频；

stm32在编码器模式下，其TIM1-TIM4的通道1（CH1），通道2（CH2）都可以进行硬件四倍频计数，在配置一下相关寄存器；
但是有些低端单片机，如51等，没有硬件计数，只能通过软件计数（中断等）；

三、离散化PID入门

用离散化的差分方程代替连续的微分方程。

四、位置PID控制基础

4.1 原理分析

位置闭环控制就是根据编码器的脉冲累加测量电的位置信息,并与目标值进行比较,得到控制偏差,然后通过对偏差的比例、积分、微分进行控制,使偏差趋向于零的过程

4.1 控制原理图

反馈值（测量值）- 设定值（目标值）= 控制偏差；
控制偏差给到控制器；
从而将偏差给到电机，在经过编码器获得反馈；
实现闭环；

4.1 C语言实现

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