以直流电机调速为例详解一种简单的PD调节器代码实现

PID调节是自动控制领域的经典算法。主要有三个参数，即P：比例系数。I：积分系数。D：微分系数。

在PID调节过程中我们需要知道两个值：

1、系统当前状态值（即反馈），即电机转速的实际值。

2、期望值。即我们希望电机达到的转速。

在直流电机调速中一般采用PD调节器，即比例控制和微分控制。

可以设计一个函数：

// 功能：PD（比例，微分）调节器
// 参数1：measureValue，系统当前状态实际测量值，即当前的电机转速。
// 参数2：targetValue，希望系统达到的目标值，即希望电机达到的转速。
float PD_Adjust(float measureValue, float targetValue)
{static float lastErr = 0;float Kp = 0.0f, Kd = 0.0f;float out, div, err;err = measureValue - targetValue; 	// 偏差div = err - lastErr;				// 偏差的微分out = Kp*err + Kd*div;				// 输出值计算lastErr = err;						// 保存偏差return out;
}

应用到电机速度调节中即为：

// 此函数每隔20ms被调用一次，进行一次调节，即50Hz的控制频率。
void TimerInt_20ms(void)
{static float motorCtrlValue = 0;motorCtrlValue += PD_Adjust(motorSpeed, 100);	// 计算输出值，目标100motorSet(motorCtrlValue);    					// 输出到电机
}

在调节中，比例系数P的作用是正反馈，电机实际转速低于目标时，便增大输出值，否则减少输出值。微分系数D的作用是负反馈，当前后两次调节的计算出来的偏差值相差过大，即误差的微分过大时，给出一个反向控制量，防止系统调节过猛，起到减少超调量的效果。实际效果自己测试下便能感受出来。

通过串口输出目标值和电机实际测量出来的转速值，以波形的方式绘制到电脑上，施加扰动，查看控制效果，体会PD调节器的作用。理想的调节波形应该是：

即：在尽量短的时间内达到目标转速，同时减少超调量，在几次振荡过后稳定。

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