C 电机PI调节器结构代码

我实际上在做一个基于freeRTOS的机器人项目。我在控制机器人车轮速度的PI控制器方面遇到了一些问题。

#定义为100//100毫秒
#定义Te 5//5 ms
#定义Kp 0.01
#将Ti 10//0.1*定义为
#定义Ki 0.05/10//Te/ti
void corrNum（int-vitesse）//以速度为参数
{
int eL，eR=0；左右错误
浮动cdeL=0；
浮点UpL=0；
int-dutyL=0；
浮点数cdeR=0；
浮动UpR=0；
int dutyR=0；
浮点数UiL=0；
浮点数UiR=0；
如果（委托人）
{
tickL=quadEncoder_GetSpeedL（）；
tickR=quadEncoder_GetSpeedR（）；
eL=（int）（委托人-滴答声）；
eR=（int）（收货人-滴答声）；
UpL=Kp*eL；
UpR=Kp*eR；
UiL=UiL+Kp*Ki*eL；
UiR=UiR+Kp*Ki*eR；
UiL_prev=UiL；
UiR_prev=UiR；
cdeL=UpL+UiL；
cdeR=UpR+UiR；
dutyL=cdeL<100&&cdeL>-100？（int）cdeL+100:200；
dutyR=cdeR<100&&cdeR>-100？（int）cdeR+100:200；
电动左置占空比（dutyL）；
机动车辆权利义务（dutyR）；
HAL_延迟（5）；//采样周期5ms
term_printf（“电机左：指令：%d速度：%d错误：%d责任：%d\n\r”，发货日期、勾号、eL、dutyL‘在此处输入代码’）；
术语_printf（“电机右侧：指令：%d速度：%d错误：%d责任：%d\n\r”，收货人，滴答，呃，dutyR）；；
tickL=0；
滴答=0；
}
其他的
{
电动左置（100）；
驾驶权（100）；
}
}`

问题是，当误差达到0.0而不是稳定时，开始振荡。

---

不清楚您在这个解决方案中是如何使用FreeRTOS的-片段中没有FreeRTOS调用，非RTOS

HAL_delay（）

和时间关键型控制循环中的终端输出将没有帮助-您可以在5毫秒内只输出57个字符-您没有时间输出文本

您的错误信号计算不正确，编码器提供的是相对位置而不是速度；你必须根据位置随时间的变化来计算速度

您应该将一个任务专用于控制循环，并使用RTOS计时来确保高效和准确的调度。相对于其他任务，任务应以足够高的优先级运行，以确保无抖动计时

以下内容应视为伪代码；我不熟悉FreeRTOS API，因此操作系统调用不是真实的，我没有处理任务本身的实例化，也没有处理扩展和其他您没有提供足够信息的微妙问题-您应该从中获取建议的控制器结构-而不是实际的代码逐字：

typedef enum
{
  LEFT = 0,
  RIGHT = 1
} tMotorId

volatile static struct
{
  float integral ;
  int speed ;
  int previous_position ;
} motor_ctrl_data[2] = {{0,0},{0,0}} ;

void setSpeed( tMotorId id, int speed )
{
  motor_ctrl_data[id] = speed ;
}

void motor_ctrl_task()
{
  // Configure RTOS time for 5ms update period
  OS_TIMER timer = creatTimer( 5 ) ;
  startTimer( timer ) ;

  // Get initial encoder counts
  motor_ctrl_data[LEFT].previous_position = getEncoder(LEFT) ;
  motor_ctrl_data[RIGHT].previous_position = getEncoder(RIGHT) ;

  // PI control loop
  for(;;)
  {
    // Loop update timer wait
    waitTimer( timer ) ;

    // For each motor
    for( int m = 0; m < 2; m++ )
    {
      // Calculate speed
      int speed = getEncoder[m] - motor_ctrl_data[m].previous_position ;

      // Calculate speed error
      int error = motor_ctrl_data[m].speed - speed[m] ;

      // Calculate error integral
      motor_ctrl_data[m].integral += error[m] ;

      motorDuty( LEFT, Kp * error +  Ki * motor_ctrl_data[m].integral ) ;
    }
  }
}

typedef枚举
{
左=0，
右=1
}运动神经元
易失性静态结构
{
浮点积分；
整数速度；
int以前的位置；
}马达控制数据[2]={0,0}，{0,0}；
无效设置速度（t电机id，内部速度）
{
电机控制数据[id]=速度；
}
无效电机控制任务（）
{
//为5ms更新周期配置RTOS时间
OS_定时器=创建定时器（5）；
启动定时器；
//获取初始编码器计数
电机控制数据[左]。上一个位置=getEncoder（左）；
电机控制数据[右]。上一个位置=getEncoder（右）；
//PI控制回路
对于（；；）
{
//循环更新计时器等待
等待计时器（计时器）；
//对于每个电机
对于（int m=0；m<2；m++）
{
//计算速度
int speed=getEncoder[m]-电机控制数据[m]。上一个位置；
//计算速度误差
int error=电机控制数据[m]。速度-速度[m]；
//计算误差积分
电机控制数据[m]。积分+=错误[m]；
motorDuty（左，Kp*错误+Ki*电机控制数据[m]。整数）；
}
}
}

当然，这本身并不能解决振荡问题，但至少是一种控制器结构，能够在给定适当系数的情况下进行控制。调整回路设置Ki=0并增加Kp，直到电机尽可能快地移动，但无振荡。这不会使您达到目标速度，因为目标上的错误为零，因此仅Kp无法工作。然后开始增加Ki，直到达到目标速度。即使是很小的Ki，最终也会达到目标速度，但动态响应会很滞后。太多，你会得到过冲或振荡

根据电机的动态响应，您可能需要其他调整，如积分限制或死区补偿。您甚至可能受益于微分项，但对于简单的速度控制器来说，这通常是不必要的，而且通常很难调整

如果需要输出调试数据，请让循环将调试数据写入共享变量（例如，如果使用上述建议的结构，则在

motor\u ctrl\u data

中），并以终端输出可以支持的速率从低优先级任务异步打印它们

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Tim Wescott的文章“”可能是一篇有用的文章。

详细说明您遇到的情况以及您所做的工作。这些神秘的变量名。。。即使你知道PI调节器是如何工作的，这也是很难理解的。什么类型是“嘀嗒”等？总的来说，您的代码的类型非常松散，混合了int和float，并且首先使用int而不是stdint.h类型。您似乎没有将整型部分保存到任何地方？如果在PI调节器调用之间不保存它，调节器将永远无法工作。您应该有类似于

UiL=UiL\u prev+eL

，假设错误为

eL

。必须调整PID回路。如果收益太高，它们就会振荡。当它们不能按可预测的时间间隔执行时，它们也会变得脆弱，这实际上改变了收益。请注意，HAL_Del

typedef enum
{
  LEFT = 0,
  RIGHT = 1
} tMotorId

volatile static struct
{
  float integral ;
  int speed ;
  int previous_position ;
} motor_ctrl_data[2] = {{0,0},{0,0}} ;

void setSpeed( tMotorId id, int speed )
{
  motor_ctrl_data[id] = speed ;
}

void motor_ctrl_task()
{
  // Configure RTOS time for 5ms update period
  OS_TIMER timer = creatTimer( 5 ) ;
  startTimer( timer ) ;

  // Get initial encoder counts
  motor_ctrl_data[LEFT].previous_position = getEncoder(LEFT) ;
  motor_ctrl_data[RIGHT].previous_position = getEncoder(RIGHT) ;

  // PI control loop
  for(;;)
  {
    // Loop update timer wait
    waitTimer( timer ) ;

    // For each motor
    for( int m = 0; m < 2; m++ )
    {
      // Calculate speed
      int speed = getEncoder[m] - motor_ctrl_data[m].previous_position ;

      // Calculate speed error
      int error = motor_ctrl_data[m].speed - speed[m] ;

      // Calculate error integral
      motor_ctrl_data[m].integral += error[m] ;

      motorDuty( LEFT, Kp * error +  Ki * motor_ctrl_data[m].integral ) ;
    }
  }
}