PID調(diào)節(jié)控制(電機(jī)速度控制).

1、n SUNPLUSPID調(diào)節(jié)控制做電機(jī)速度控制 V1.1 - Jan 23, 200619, Innovation First Road ? Science Park ? Hs-Chu ? Taiwan 300 ? R.O.C. Tel:886-3-578-6005 Fax: 886-3-578-4418 E-mail: mcuSUNPLUS1PID調(diào)節(jié)控制做電機(jī)速度控制版權(quán)聲明凌陽(yáng)科技股份有限公司保留對(duì)此文件修改之權(quán)利且不另行通知。凌陽(yáng)科技股份 有限公司所提供之信息相信為正確且可靠之信息，但并不保證本文件中絕無(wú)錯(cuò)誤。 請(qǐng)于向凌陽(yáng)科技股份有限公司提出訂單前，自行確定所使用之相關(guān)技術(shù)文件及規(guī)格

2、為最新之版本。若因貴公司使用本公司之文件或產(chǎn)品，而涉及第三人之專利或著作 權(quán)等智能財(cái)產(chǎn)權(quán)之應(yīng)用及配合時(shí)，則應(yīng)由貴公司負(fù)責(zé)取得同意及授權(quán)，本公司僅單 純販?zhǔn)郛a(chǎn)品，上述關(guān)于同意及授權(quán)，非屬本公司應(yīng)為保證之責(zé)任。又未經(jīng)凌陽(yáng)科技 股份有限公司之正式書(shū)面許可，本公司之所有產(chǎn)品不得使用于醫(yī)療器材，維持生命 系統(tǒng)及飛航等相關(guān)設(shè)備。目錄SUNPLUS模才H PID控制11.1模擬PID控制原理1數(shù)字PID控制32.1位置式PID算法3 2t2量式PID算法4 2.3控制器參數(shù)整定42.3.1湊試法5 2.3.2界比例法52.3.3經(jīng)驗(yàn)法52.3.4采樣周期的選擇6 2.4參數(shù)調(diào)整規(guī)則的探索62國(guó)校正PID控制

3、器73軟件說(shuō)明8 3.1軟件說(shuō)明8 3.2檔案構(gòu)成83.3 DMC 界面83.4 子程序說(shuō)明94程序范例16 4.1 DEMO 程序164.2程序流程與說(shuō)明1943斷子流程與說(shuō)明205MCU使用資源215.1MCU硬件使用資源說(shuō)明216實(shí)驗(yàn)測(cè)試22 6.1響應(yīng)曲線227獻(xiàn)26SUNPLUS修訂記錄日期版本編寫(xiě)及修訂者初版錯(cuò)誤校正編寫(xiě)及修訂說(shuō)明SUNPLUS«£ ROffUilliaraira /5<11 tfWtHfWI- T lUBHIi <R»J MMIIC tt«!立BMMttitMtBB. ftUMBW- til U & ，1

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8、一 ;»» 、 ”內(nèi) 0”。/僧”種0 w MtRlMUratHlMAVtfHVMrWWW AIIKIVC： RO F«BW ： AMil W« I < A! ?，OF，；tH，Z4 aMU4>ltR<WROnM B，BW6 SUNPLUS * elt.e“ /aceirit.CFO MM /fnsaMllHttf/UVflVViA ”力”AmaW».T RD wwvik<aeu A3 >><1 1 4 9 2 汽”B* 1nfetv.d»r 0%, .E- 工；"H»&#

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10、i > aiiuMrf aiu?a>»i £lmhmrMroravd.u 或y文弓 SUNPLUSaM<«uaAtanM»a. MMtidvmnMAtt. ©42一 給” a«atim«a«fm<«WWRAJQ. anai-41 4AB- W 0 W If W31MA4r，供l>1忖D ，”4W4Mfcii a<lua4IUttU<r. » 山ajbMoaaat. nievst i milar4 f. 一，<Mki，"3KM，*.rb I

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13、iiiQMwm 4 b靦、ESat 4<>A«»aiMixax. y"0A &c，nta» 與K0鐘兒MMkttlr.«&”Mfr，4 tvUKttMRc-4 i g ro “«uui hio«、asviMKH. 0俄？,"/，tnur* a> 人 c«Vi rB«ittti4f. AMMat，品 rcniiuAz»a«<*. Ai*!b，a- ;»4，。樽MK C；伍1<H> WQCS 今"優(yōu) ER科“

14、：&><« mtiruA«tiR.C7jut£tr *什，Mbumn，gdflr.1, 一， ！>“ 卜 vnaBK. «XM. MK.SUNPLUS4、微分作用可改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，阻止偏差的變化，有助于減小超調(diào)量，消除振蕩，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間t s,允許加大Kp ,使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精 度，達(dá)到滿意的控制效果。所以，在 e k比較大時(shí)，Kd取零，實(shí)際為PI控制；在 e k比較小時(shí)，Kd取一正值，實(shí)行PID控制。2.5自校正PID控制器對(duì)于一個(gè)特定的被控對(duì)象，在純比例控制的作用下改變比例系數(shù)可以求出產(chǎn)生 臨界振蕩的振蕩根據(jù)

15、Z -N條件，有周期Tu和臨界比例系數(shù)Ku 。T =0. 1Tu Ti =0. 5Tu Td =0. 125Tu代入（式2 5）則有:?u k = Kp （2. 45e k -3. 5e k -1+1.25e k -2 （式 2 7）很顯然，采用上式可以十分容易的實(shí)現(xiàn)常數(shù) Kp的校正SUNPLUS3軟件說(shuō)明3.1 軟件說(shuō)明AN_SPMC75_0012在微處理器 SPMC75F2413A上實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID對(duì)BLDC速 度的調(diào)節(jié)，重點(diǎn)將是對(duì)PID參數(shù)的整定，使系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能達(dá)到病意”的效果。3.2 檔案構(gòu)成文件名稱 Main Chap2 Initial ISRDigitalPID_V100.lib

16、功能BLDC驅(qū)動(dòng)相關(guān)參數(shù)初始化，DMC服務(wù)BLDC驅(qū)動(dòng)相關(guān)函數(shù)系統(tǒng)所有相關(guān)初 始化程序 驅(qū)動(dòng)中相應(yīng)的中斷服務(wù)PID設(shè)置，初始化和PID計(jì)算函數(shù)庫(kù)函數(shù)類型 C C C C lib libSpmc75_dmc_lib_V100.lib DMC 通信程序3.3 DMC界面Speed1_Cmd設(shè)置電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度Speed1_Now電機(jī)當(dāng)前反饋速度Speed1_Kp： 2.5節(jié)自校正PID控制器中提到的Kp值User_R0:當(dāng)前P_TMR3_TGRA寄存器的值User_R1:設(shè)置速度與電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值Motor 1Start和Motor 1 Stop控制啟停SUNPLUSPID調(diào)節(jié)控制做電機(jī)速度控制3

17、.4 子程序說(shuō)明PIDInit (原形描述輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)頭文件庫(kù)文件注意事項(xiàng)例子void PIDInit (voidPID所用到的RAM清零無(wú)無(wú)Spmc75_PID.h DigitalPID_V100 請(qǐng)?jiān)谠O(shè)置參數(shù)前使用。PIDInit (;SUNPLUSPIDSetPoint (原形描述輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)頭文件庫(kù)文件注意事項(xiàng)例子void PIDSetPoint(int設(shè)置PID調(diào)節(jié)的目標(biāo)值 期望值 無(wú)Spmc75_PID.h DigitalPID_V100PIDSetPoint (2000; /期望電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 2000rpmPIDGetSetpoint (原形描述輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)頭文件庫(kù)

18、文件注意事項(xiàng)例子int PIDGetSetpoint(void讀取PID調(diào)節(jié)設(shè)置的目標(biāo)值 無(wú)所設(shè)置的期望值 Spmc75_PID.h DigitalPID_V100得到的期望值將和數(shù)值的是同一個(gè)數(shù)值uiSpeed = PIDSetPoint (;/讀取所設(shè)置的期望電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速I(mǎi)*”方，：! <>“* c B，g«，ah HU OM 4 GM (! tr，G®>*AMnwaiii«aMMmicDOdMrsu ”以 Usiwrwvsoiri 13卜0< s e/，-cam ie rv- ，» 1 IIMOfH4.lfW«4rO

19、cFC Ow IT* 7 。61 OXMGW tainr93dMM碌f "Fa i3l./ yU »1 l>M OMBMGM «av««491 ®HA QC9«) ”CMXIKV-a 。、gQ WSQd '，"口 ' *0'7Xhia-fi； ?«rv2 v 1«*UIO «VUt IfM OM !«» OM «4 V«4rA <KR，Q . ' .*BUM y snidNnssnidNns N 11

20、neg x* *口>50y»«<S I CM>UB * I r 7I, ry /* >(， 4»u OM U a & i M4r BIA 04" CM。但皿、小y <>tw哈亨”/“、1j，6 (w"i- n <M7*4*v «t-ty、 Wg，a IfUOM AUtCM A* 1 4出MA OK，0 OM W*lB立U«MMCMJt»snidNns 0SUNPLUSIncPIDCalc (原形描述輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)頭文件庫(kù)文件注意事項(xiàng)例子int IncPIDCalc

21、(int增量式PID計(jì)算PID調(diào)節(jié)當(dāng)前采樣值 計(jì)算增量Spmc75_PID.h DigitalPID_V100(式2 5)增量式PID算法的實(shí)現(xiàn)。uiGoalvalue += IncPIDCalc (1998;/位置式PID控制算法通過(guò)增量式控制算法 遞推實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前采樣得到轉(zhuǎn)速1998rpm。SUNPLUSLocPIDCalc (原形描述輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)頭文件庫(kù)文件注意事項(xiàng)例子其它應(yīng)用函數(shù)式對(duì)BLDC驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，不再一一贅述，可以參考 【AN_SPMC75_0003應(yīng)用例的介紹。unsigned int LocPIDCalc(int位置式PID計(jì)算PID調(diào)節(jié)當(dāng)前采樣值位置式PID計(jì)算出的絕對(duì)位

22、置值 Spmc75_PID.h DigitalPID_V100(式2 4)位置式式PID算法的實(shí)現(xiàn)。uiGoalvalue = LocPIDCalc (1998;/位置式PID控制算法，當(dāng)前采樣得到轉(zhuǎn)速 1998rpm。PID調(diào)節(jié)控制做電機(jī)速度控制4程序范例4.1 DEMO 程序/*=*/ / 應(yīng)用范例/*=*/ #include "Spmc75_regs.h" #include "Spmc_typedef.h" #include "unspmacro.h" #include "Spmc75_BLDC.h"main

23、( P_IOA_SPE->W = 0x0000; P_IOB_SPE->W = 0x0000; P_IOC_SPE->W = 0x0000;Spmc75_System_Init(; Spmc75 系統(tǒng)初始化while(1 BLDC_Run_Service(; / 啟停監(jiān)控 NOP(; /= =/ Description: IRQ0 interrupt source is XXX,used to XXX / Notes:錯(cuò)誤保護(hù)/= void IRQ0(void _attribute_ (ISR; void IRQ0(void IPM_Fault_Protect(; /= =/

24、 Description: IRQ1 interrupt source is XXX,used to XXX / Notes:BLDC 啟動(dòng) 及正常運(yùn)行服務(wù):= void IRQ1(void _attribute_ (ISR;SUNPLUSPID調(diào)節(jié)控制做電機(jī)速度控制void IRQ1(void /*=*/ "Position detection change interrupt/*=*/ if(P_TMR0_Status->B.PDCIF && P_TMR0_INT->B.PDCIE BLDC_Motor_Normalrun(; /*=*/ /*Time

25、r Counter Overflow/*= =*/ if(P_TMR0_Status->B.TCVIF && P_TMR0_INT->B.TCVIE BLDC_Motor_Startup(; P_TMR0_Status->W = P_TMR0_Status->W; /= =/ Description: IRQ6 interrupt source is XXX,used to XXX / Notes:DMC 接收 中斷服務(wù)函數(shù)/= = void IRQ6(void _attribute_ (ISR; void IRQ6(void if(P_INT_Stat

26、us->B.UARTIF if(P_UART_Status->B.RXIF MC75_DMC_RcvStream(; if(P_UART_Status- >B.TXIF && P_UART_Ctrl->B.TXIE; /= =/ Description: IRQ7 interrupt source is XXX,used to XXX / Notes:512Hz 定時(shí) 中斷完成PID調(diào)節(jié)速度/= void IRQ7(void _attribute_ (ISR; void IRQ7(void if(P_INT_Status->B.CMTIF if(P

27、CMT Ctrl->B.CM0IF && PCMT Ctrl->B.CM0IE令 SUNPLUSBLDC_Motor_Actiyator(; P_CMT_Ctrl->W = P_CMT_Ctrl->W; PID計(jì)算子函數(shù)：PID調(diào)節(jié)控制做電機(jī)速度控制/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)typedef struct PID int SetPoint; 設(shè)定目標(biāo) Desired Value long SumError; /族差累計(jì)double Proportion; /比例常數(shù) Proportional Const double Integral; /積分常數(shù) Integral Co

28、nst double Derivative; /微分常數(shù) Derivative Constint LastError; Error-1 int PrevError; "Error卜2 PID;static PID sPID; static PID *sptr = &sPID;/PID參數(shù)初始化void IncPIDInit(void sptr->SumError = 0; sptr->LastError = 0; /Error-1 sptr->PrevError = 0; /Error-2sptr->Proportion = 0; 比例常數(shù) Propo

29、rtional Const sptr->Integral = 0; /做分常數(shù) Integral Const sptr->Derivative = 0; /微分常數(shù) Derivative Const sptr->SetPoint = 0; G SUNPLUSg UOnC&lCUM MO»¥NKI E K，BMWXtM,/Hi-<' etBnte Uttn - «>< irtt->«1<> FYiw»t»E0 /»««.(9 IK，一-&

30、quot;W««« sr* bavFHICatr im ttasttviral一”m»w*t4Swwf| 6 .«一 6：-r”， itmtt6 f - mc，“. ityrxiEEHbr-r«K， Ittrvf貫1 ，nG SUNPLUSSI CV內(nèi)!» 51 roc rev i«BRaw391«tMtaecttviM.i ，ROI SRDCeTCV， WXnu®Maj©© SUNPLUS3”一、 漳，.皿 0 MD f <wn. «r44OLDCHU<

31、;<1 Mf-. AIHMItttmua“， MJleOC ，cr"*jt"il 窟 if, Ml M a TCV AftSUNPLUSPID調(diào)節(jié)控制做電機(jī)速度控制6實(shí)驗(yàn)測(cè)試測(cè)試主要是針對(duì)120度上相PWM方波驅(qū)動(dòng)帶霍爾位置傳感的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 并應(yīng)用PID控制來(lái)進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)。硬件原理圖及關(guān)于BLDC驅(qū)動(dòng)請(qǐng)參照【AN_SPMC75_0003。Kp參數(shù)的調(diào)整，在源程序中是可以用預(yù)編譯定義的。 如果定義的話就可以在 DMC下對(duì)Kp參數(shù)調(diào)整，但請(qǐng)注意，DMC下的參數(shù)需要 是擴(kuò)大一千倍的。例如：Kp =0.105, DMC參數(shù)就應(yīng)該是105。這樣Kp的范圍就 可以在

32、（400, 10）,對(duì)于這個(gè)范圍的參數(shù)只能說(shuō)是能正常的工作。如果說(shuō)最適 合，那么還請(qǐng)您根據(jù)系統(tǒng)的需要，按照各種整定方法對(duì)其進(jìn)行全面的評(píng)估?！咀⒁狻?、在這里PID參數(shù)的選擇和PWM的載波頻率也有一定的關(guān)系，載 波頻率越高則【P_TMRx_TGRA】所設(shè)置的范圍就越小，調(diào)節(jié)就比較的快。這種種因數(shù)希望 到能考慮在內(nèi)，得到最適合的 PID參數(shù)?！咀⒁狻?、如果選擇使用DMC來(lái)調(diào)整PID的Kp參數(shù),請(qǐng)先設(shè)置轉(zhuǎn)速 （Speed1_Cmd和Kp （Speed1_Kp）的數(shù)值再啟動(dòng) Motor1 ;若是使用固定的 PID 的Kp參數(shù)（在程序中固定），請(qǐng)先設(shè)置轉(zhuǎn)速（Speed1_Cm。再啟動(dòng)MotoU。【注意

33、】3、在DMC下PID參數(shù)的時(shí)候Speed1_Kp與Kp的關(guān)系是 Speed1_Kp= 1000Kp ,就是說(shuō)如果要設(shè)置 Kp 為 0.125, DMC 的 Speed1_Kp應(yīng)該 給出125。6.1響應(yīng)曲線所有測(cè)試都是在空載，PWM載波為6KHz的情況下進(jìn)行:SUNPLUS1、Speed1_Kp= 10,即 Kp =0.01。在轉(zhuǎn)速?gòu)?0rpm 升至 2000rpm 的響應(yīng)曲 線，如圖6.1。SUNPLUSControl Parameters Set5gN NameValue1 Speedy Cmd2000(d2 SpeedL SlopeO'd3 Speedl Kp10'd4

34、 Speed l.KiO'dControl Parameters GettviqS. NameValue0 Speedl_Now1590dBoard Parameters GettingSh NameValue口 Driver V.0.00口 ACUne F.0.00口 SysTl0.00口 Sys_T20.00口 Sys_T30.00口 Sys_T4 I0.00 JMotor 1SUNPLUS*Control Pardmeters SetttigN MameValue1 Speed 1 Cmd2D0Qd2 Speed 1 SlopeO'd3 Speed 1 小ioy4 spttdl KiO'dContra fl3T.3inptpr5 Uettmq5* NomeVaLie0 Speed1 Now1590'dOujrd P，也iiuler務(wù) GottimgiSh., NameValue*1口 Driver V.,0.00口 ACUne F0.00口 Sys T10.00口 Sys T20.00口 Sys_T30.00口 Sys