一、电机速度闭环整体流程电机通过编码器测速获得实际转速与设定的目标转速进行比较通过 PID 计算控制电压再转换成 PWM 驱动电机。目标转速 Ω* ↓ PID控制 ↓ 目标电压 Ua ↓ Ua / Vbat → PWM占空比 ↓ 电机 ↓ 编码器 ↓ 实际转速 Ω └────反馈二、App_Motor.c1. PID初始化左右电机分别使用一个 PIDPID_Init(pid_motor_l,0.5,7,0);PID_Init(pid_motor_r,0.5,7,0);参数Kp 0.5 Ki 7 Kd 0由于Kd 0所以实际是PI控制器。同时限制输出PID_LimitConfig(pid_motor_l,8.4f,-8.4f);即控制电压范围−8.4V∼8.4V-8.4V \sim 8.4V−8.4V∼8.4V2. 电机速度控制App_Motor_Proc()每1ms执行一次① 编码器获取实际转速 ② PID计算控制电压 Ua ③ 根据电池电压计算PWM占空比 ④ 输出PWMPWM计算DutyUaVbat×100%Duty\frac{U_a}{V_{bat}}\times100\%DutyVbat​Ua​​×100%这样可以根据当前电池电压调整占空比。3. 设置目标转速App_Motor_SetOmega_L(Omega);App_Motor_SetOmega_R(Omega);本质上就是修改 PID 的SP 目标转速4. 电机开关App_Motor_Cmd(On);除了控制 PWM还会PID_Reset()清除 PID 的历史误差、积分和时间状态避免重新启动时继承之前的 PID 状态。三、pid_simple.c1. PID基本计算首先计算误差eSP−FBeSP-FBeSP−FB其中SP目标值FB实际反馈值然后计算 P、I、D 三部分PKpePK_p ePKp​eIKi∫e dtIK_i\int e\,dtIKi​∫edtDKddedtDK_d\frac{de}{dt}DKd​dtde​最后COPIDCOPIDCOPID在本项目中Kd0K_d0Kd​0所以实际使用COKpeKi∫e dtCOK_peK_i\int e\,dtCOKp​eKi​∫edt即PI控制。2. 离散算法实现程序运行在 STM32 上需要每次采样时计算一次所以使用离散形式。时间间隔deltaT(t_k-t_k_1)*1e-6f;积分采用梯形积分IkIk−1ekek−12ΔtI_kI_{k-1}\frac{e_ke_{k-1}}{2}\Delta tIk​Ik−1​2ek​ek−1​​Δt微分Dkek−ek−1ΔtD_k\frac{e_k-e_{k-1}}{\Delta t}Dk​Δtek​−ek−1​​因此 PID 每次计算都需要保存上一次时间 上一次误差 上一次积分值3. 限幅PID 输出进行限幅if(COUpperLimit)COUpperLimit;if(COLowerLimit)COLowerLimit;防止输出超过电机允许范围。同时对积分值进行限制避免积分不断累积造成积分饱和。四、两个文件的关系App_Motor.c │ ├── 编码器 → 获取实际转速 │ ├── PID → 计算 Ua │ ├── 电池 → 获取 Vbat │ └── PWM → 驱动电机其中App_Motor.c负责整个电机速度控制流程pid_simple.c负责具体的 PID 算法。最终记住这一条就够了目标转速 ↓ 速度误差 ↓ PI计算 ↓ Ua ↓ Ua / Vbat ↓ PWM ↓ 电机 ↓ 编码器测速 ↓ 反馈