TI开发板-PID修炼内功大增

PID 控制简介

入门嵌入式开发，PID是一个绕不过去的坎，感谢立创给这个训练营学习的机会，专注做好一件事，专注打磨PID控制修炼，提升PID玩法内功！

项目概述：

项目主要内容如下：

开发板：LCKFB-TMX-MSPM0G3507 （商城编号 C42378531）

电机驱动芯片：BDR6126D（商城编号 C7424658）

电机：带编码器的减速电机，具体为1:48减速比编码电机（电机轴转48圈，带动外部驱动轴转1圈）

屏幕：1.9寸 ST7789 SPI 屏幕（淘宝）

按键：常见的4抓直插按键均可

其他内容：见附件BOM表格~

避免买错？请看最后部分的图片示例，给了需要的图片。

控制原理（小学生能听懂的表述）：

电机如何转动的：电机是2脚的碳刷电机，碳刷电机可以控制的两个内容是电机转向、电机转速。转向控制：也就是两端分别接正负极即可驱动，当正负极反接，电机转向翻转；转速控制：有刷电机的转速与驱动电压有关，额定电压内，电压越高转速越快。具体多快是由电机磁铁强度、线圈匝数等决定的，这些量决定了磁感应强度，磁感应强度受电压控制，因此简而言之是额定电压内，电压升高，电机转速增快。基于此，电机驱动芯片BDR6126D数据手册 通过控制芯片控制输出电机两端正负极以及电压变化改变电机转向，通过pwm来调整电压控制电机转速。下图是芯片原理图，通过BI FI各接一个到mcu的pin上，通过控制这两个高低电平，决定BO、FO的输出电平。

PID如何工作的：想象你骑着一辆电动自行车，你想让它稳稳地保持20公里/小时的速度。但路上有上坡、下坡、顶风，速度会变快或变慢。PID控制器就是你的“自动油门助手”，它帮你自动调节油门大小（控制电机的电流或电压），让车速尽快稳定在20公里/小时。

• P - 比例控制（现在慢了多少？马上加油！）
• I - 积分控制（一直没到20？持续补油！）
• D - 微分控制（当转速暴跌时， 反向作用 → 大幅加油门！当转速暴涨时，会立即 减小油门！核心是“抑制变化速度”，防止过冲和震荡）

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转速是如何识别的：该项目的电机编码器使用的是 霍尔编码器。霍尔编码器由码盘和霍尔元件组成。霍尔码盘与电机主轴同轴，码盘上等分的分布有多个磁极，电机转动时，霍尔元件会输出若干个脉冲信号，我们正是利用这些脉冲信号实现电机的测速和电机转向的判断。

• • 当电机转的慢的时候，这个脉冲的输出速度就慢；
  • 当电机转的快的时候，这个脉冲的输出速度就快；

那么我们就可以取固定时间内脉冲数的变化，来确定电机速度。

完整的驱动逻辑：
定速：设定速度-->启动-->识别当前速度-->计算pid-->调整pwm输出-->达到设定速度

定距：电机经过减速器后旋转一圈的编码器脉冲数为 ( 13 x 2 ) x 48 = 1248 (脉冲/转) 又已知转一圈 = 360°，则每一个脉冲的角度为：每脉冲度数 = 360 ➗ 电机旋转一圈的编码器脉冲数，则指定角度的脉冲数为：指定角度的脉冲数 = 目标角度 ➗ 每脉冲度数

因此，定距简而言之：设定角度-->判断正反转-->转为需要编码数据脉冲数-->启动-->pid控制得到的脉冲数-->达到角度。

视频演示：

【PID 训练营作品】  https://www.bilibili.com/video/BV1LrTAzqEug/?share_source=copy_web&vd_source=315a22798fe1704a16ab3221f825b1cc

PCB实物图：

    PCB裸板：

    PCB焊接后：

3D打印箭头：链接跳转，欢迎助力！

代码结构：

相关淘宝链接（便于复刻避坑买错）：

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编码减速电机：AB相编码器电机 智能小车 TT马达 码盘测速 两轮自平衡小车竞赛-淘宝网

相关图片：