PID模块化__以stm32直流电机速度为例

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前言

本篇使用到的基于这个STM32CubeMX 直流电机PID速度控制、HAL库、cubemx、PID、速度控制、增量式
由于上次使用的pid没有模块化，当多出使用pid的时候就会很麻烦
所以这次使用的模块化的

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一、相关PID源码

.c

/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "pid.h"/* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/
/* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/
/* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/
/* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/ 
void abs_limit(float *a, float ABS_MAX)// 对输入 a 进行限制，使其在 [-ABS_MAX, ABS_MAX] 区间内
{if (*a > ABS_MAX)*a = ABS_MAX;if (*a < -ABS_MAX)*a = -ABS_MAX;
}// 初始化 PID 参数
static void pid_param_init(pid_t*   pid,          // PID 控制器结构体uint32_t mode,         // PID 控制器模式uint32_t maxout,       // PID 控制器输出最大值uint32_t intergral_limit, // PID 控制器积分限制float    kp,           // PID 控制器 P 项系数float    ki,           // PID 控制器 I 项系数float    kd)           // PID 控制器 D 项系数
{pid->integral_limit = intergral_limit;pid->max_out        = maxout;pid->pid_mode       = mode;pid->p = kp;pid->i = ki;pid->d = kd;}
/*** @brief     modify pid parameter when code running* @param[in] pid: control pid struct* @param[in] p/i/d: pid parameter* @retval    none*/
static void pid_reset(pid_t *pid, float kp, float ki, float kd)// 重置 PID 控制器的参数
{pid->p = kp;pid->i = ki;pid->d = kd;pid->pout = 0;pid->iout = 0;pid->dout = 0;pid->out  = 0;}/*** @brief     calculate delta PID and position PID* @param[in] pid: control pid struct* @param[in] get: measure feedback value* @param[in] set: target value* @retval    pid calculate output */
float pid_calc(pid_t *pid, float get, float set)// 计算 PID 控制器的输出
{pid->get = get;pid->set = set;pid->err[NOW] = set - get;if ((pid->input_max_err != 0) && (pid->err[NOW] > pid->input_max_err))pid->err[NOW] = pid->input_max_err;if ((pid->input_min_err != 0) && (pid->err[NOW] < pid->input_min_err))pid->err[NOW] = pid->input_min_err;if (pid->pid_mode == POSITION_PID) //position PID// 位置式 PID 控制器{pid->pout = pid->p * pid->err[NOW];pid->iout += pid->i * pid->err[NOW];pid->dout = pid->d * (pid->err[NOW] - pid->err[LAST]);abs_limit(&(pid->iout), pid->integral_limit);pid->out = pid->pout + pid->iout + pid->dout;abs_limit(&(pid->out), pid->max_out);}else if (pid->pid_mode == DELTA_PID) //delta PID// 增量式 PID 控制器{pid->pout = pid->p * (pid->err[NOW] - pid->err[LAST]);pid->iout = pid->i * pid->err[NOW];pid->dout = pid->d * (pid->err[NOW] - 2 * pid->err[LAST] + pid->err[LLAST]);pid->out += pid->pout + pid->iout + pid->dout;abs_limit(&(pid->out), pid->max_out);}pid->err[LLAST] = pid->err[LAST];pid->err[LAST]  = pid->err[NOW];if ((pid->output_deadband != 0) && (fabs(pid->out) < pid->output_deadband))return 0;elsereturn pid->out;}
void pid_ClearIntegrals(pid_t*   pid)// 清除积分项
{pid->pout = 0;pid->iout = 0;pid->dout = 0;pid->out  = 0;
}
/*** @brief     initialize pid parameter* @retval    none*/
void PID_struct_init(		// 初始化 PID 结构体pid_t*   pid,uint32_t mode,uint32_t maxout,uint32_t intergral_limit,float kp,float ki,float kd)
{pid->f_param_init = pid_param_init;pid->f_pid_reset  = pid_reset;pid->f_pid_calc = pid_calc;pid->f_pid_ClearIntegrals = pid_ClearIntegrals;pid->f_param_init(pid, mode, maxout, intergral_limit, kp, ki, kd);pid->f_pid_reset(pid, kp, ki, kd);
}

.h

#ifndef __PID_H__
#define __PID_H__/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "stdint.h"
#include "math.h"
/* 类型定义 ------------------------------------------------------------------*/
enum
{LLAST = 0,LAST,NOW,POSITION_PID,DELTA_PID,
};
typedef struct pid_t
{float p;float i;float d;float set;float get;float err[3];float pout;float iout;float dout;float out;float input_max_err;    //input max err;float input_min_err;    //input max err;float output_deadband;  //output deadband;uint32_t pid_mode;uint32_t max_out;uint32_t integral_limit;void  (*f_param_init)(struct pid_t *pid, uint32_t      pid_mode,uint32_t      max_output,uint32_t      inte_limit,float         p,float         i,float         d);void  (*f_pid_reset)(struct pid_t *pid, float p, float i, float d);float (*f_pid_calc)(struct pid_t *pid, float get, float set);void  (*f_pid_ClearIntegrals)(struct pid_t*   pid);
} pid_t;
/* 宏定义 --------------------------------------------------------------------*/
/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 函数声明 ------------------------------------------------------------------*/
void PID_struct_init(pid_t*   pid,uint32_t mode,uint32_t maxout,uint32_t intergral_limit,float kp,float ki,float kd);
float pid_calc(pid_t *pid, float get, float set);
#endif  // __PID_H__

二、如何使用

1.创建变量

在main.c或者其他位置创建pid的变量

pid_t a_moto_pid;
pid_t b_moto_pid;

2.初始化

注意一定要在pid计算之前初始化all_moto_pid_init，不然会导致stm32硬件错误！！！！

void all_moto_pid_init(void)
{PID_struct_init(&a_moto_pid,              // PID 控制器对象DELTA_PID,      // 控制器模式7500,               // 输出最大值0,                // 积分限制45.0f,              // P 项系数25.0f,              // I 项系数0.0f               // D 项系数);PID_struct_init(&b_moto_pid,              // PID 控制器对象DELTA_PID,      // 控制器模式7500,               // 输出最大值0,                // 积分限制45.0f,              // P 项系数25.0f,              // I 项系数0.0f               // D 项系数);	}

3.运算

int a_moto_pid_calc(float current_value,float target_value)/*current_value当前值target_value目标值*/
{
// 使用 PID 控制器计算控制输出int control_output = a_moto_pid.f_pid_calc(&a_moto_pid, current_value, target_value);	return control_output;
}
int b_moto_pid_calc(float current_value,float target_value)/*current_value当前值target_value目标值*/
{
// 使用 PID 控制器计算控制输出int control_output = b_moto_pid.f_pid_calc(&b_moto_pid, current_value, target_value);	return control_output;
}

4.修改pid参数

/*
修改pid的值
*/
void angle_pid_set(float  p,float i ,float d )
{angle_pid.f_pid_reset(&angle_pid, p, i, d);
}

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总结

简述一下，不喜勿喷谢谢。