步进电机位置速度双环控制实现

野火stm32电机教学

提高部分-第11讲 步进电机位置速度双环控制实现(1)_哔哩哔哩_bilibili

PID模型

位置环作为外环，速度环作为内环。设定目标位置和实际转轴位置的位置偏差，经过位置PID获得位置期望，然后讲位置期望（位置变化反映了转轴的速度）和实际转轴速度作为差值，经过速度PID获得速度期望，然后控制步进电机的输入脉冲频率，调整电机转速。

实验环境

【*】 程序简介 
-工程名称：步进电机-位置环控制-位置式PID
-实验平台: 野火STM32 F103 拂晓 开发板
【 ！】功能简介：
位置速度环例程 默认使用从PID调试助手界面打开串口
【 ！】实验操作：
下载本程序，复位开发板即可。
【 ！！】注意事项：
步进电机驱动器使用32细分
/************************************************************/
步进电机驱动器接口1:PUL+<--->VCOMPUL-<--->PC6DIR+<--->VCOMDIR-<--->PE6ENA+<--->VCOMENA-<--->PE5	
编码器与步进电机的接线红线+5V	<------------>VENC黑线GND <------------->GNDA相蓝线	<------------>PD12B相绿线	<------------>PD13Z相黄线	<------------>PD14屏蔽线（）<------------>GND(没有PIN屏蔽线的可以不接)
/*************************************************************************/
【*】 时钟
A.晶振：
-外部高速晶振：8MHz
-RTC晶振：32.768KHz
B.各总线运行时钟：
-系统时钟 = SYCCLK = AHB = 72MHz
-APB2 = 72MHz 
-APB1 = 36MHz

定时器输出PWM控制步进电机

定时器8，通道1，时钟频率72MHz ，预分频因子为16，重装载值0xFFFF,

//Motor 脉冲
#define MOTOR_PUL_IRQn                  TIM8_CC_IRQn
#define MOTOR_PUL_IRQHandler            TIM8_CC_IRQHandler#define MOTOR_PUL_TIM                   TIM8
#define MOTOR_PUL_CLK_ENABLE()  		    __HAL_RCC_TIM8_CLK_ENABLE()#define MOTOR_PUL_PORT       			      GPIOC
#define MOTOR_PUL_PIN             		  GPIO_PIN_6
#define MOTOR_PUL_GPIO_CLK_ENABLE()		  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE()
#define MOTOR_PUL_CHANNEL_x             TIM_CHANNEL_1#define MOTOR_TIM_IT_CCx                TIM_IT_CC1
#define MOTOR_TIM_FLAG_CCx              TIM_FLAG_CC1
/*频率相关参数*/
//定时器实际时钟频率为：72MHz/TIM_PRESCALER
//具体需要的频率可以自己计算
#define TIM_PRESCALER                16 /*补充：对F103例程测试，提高分频利于位置环稳定状态*/
// 定义定时器周期，输出比较模式周期设置为0xFFFF
#define TIM_PERIOD                   0xFFFF

比较输出模式的反转模式

/********************************************************************************* @file    bsp_stepper_init.c* @author  fire* @version V1.0* @date    2019-xx-xx* @brief   步进电机初始化******************************************************************************* @attention** 实验平台:野火  STM32 F103 开发板  * 论坛    :http://www.firebbs.cn* 淘宝    :http://firestm32.taobao.com********************************************************************************/
#include "./stepper/bsp_stepper_init.h"TIM_HandleTypeDef TIM_StepperHandle;__IO uint16_t OC_Pulse_num = 65535;     //比较输出的计数值/*** @brief  中断优先级配置* @param  无* @retval 无*/
static void TIMx_NVIC_Configuration(void)
{/* 外设中断配置 */HAL_NVIC_SetPriority(MOTOR_PUL_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(MOTOR_PUL_IRQn);
}/*** @brief  配置TIM复用输出PWM时用到的I/O* @param  无* @retval 无*/
static void Stepper_GPIO_Config(void) 
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/*开启Motor相关的GPIO外设时钟*/MOTOR_DIR_GPIO_CLK_ENABLE();MOTOR_PUL_GPIO_CLK_ENABLE();MOTOR_EN_GPIO_CLK_ENABLE();/*选择要控制的GPIO引脚*/															   GPIO_InitStruct.Pin = MOTOR_DIR_PIN;	/*设置引脚的输出类型为推挽输出*/GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  GPIO_InitStruct.Pull =GPIO_PULLUP;/*设置引脚速率为高速 */   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;/*Motor 方向引脚 初始化*/HAL_GPIO_Init(MOTOR_DIR_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);	/*Motor 使能引脚 初始化*/GPIO_InitStruct.Pin = MOTOR_EN_PIN;	HAL_GPIO_Init(MOTOR_EN_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);	/* 定时器通道1功能引脚IO初始化 *//*设置输出类型*/GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;/*设置引脚速率 */ GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;/*设置复用*/GPIO_InitStruct.Pull =GPIO_PULLUP;/*选择要控制的GPIO引脚*/	GPIO_InitStruct.Pin = MOTOR_PUL_PIN;/*Motor 脉冲引脚 初始化*/HAL_GPIO_Init(MOTOR_PUL_PORT, &GPIO_InitStruct);			
}/** 注意：TIM_TimeBaseInitTypeDef结构体里面有5个成员，TIM6和TIM7的寄存器里面只有* TIM_Prescaler和TIM_Period，所以使用TIM6和TIM7的时候只需初始化这两个成员即可，* 另外三个成员是通用定时器和高级定时器才有.*-----------------------------------------------------------------------------* TIM_Prescaler         都有* TIM_CounterMode			 TIMx,x[6,7]没有，其他都有（基本定时器）* TIM_Period            都有* TIM_ClockDivision     TIMx,x[6,7]没有，其他都有(基本定时器)* TIM_RepetitionCounter TIMx,x[1,8]才有(高级定时器)*-----------------------------------------------------------------------------*/
void TIM_PWMOUTPUT_Config(void)
{TIM_OC_InitTypeDef  TIM_OCInitStructure;  	/*使能定时器*/MOTOR_PUL_CLK_ENABLE();TIM_StepperHandle.Instance = MOTOR_PUL_TIM;    /* 累计 TIM_Period个后产生一个更新或者中断*/		///当定时器从0计数到TIM_PERIOD-1，即为TIM_PERIOD次