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STM32+PID实现帆板控制系统程序

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ID:371097 发表于 2019-7-27 20:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
简单的PID实现帆板控制系统，适合新手学习PID！

单片机源程序如下:
  1. #include "led.h"
  2. #include "delay.h"
  3. #include "key.h"
  4. #include "sys.h"
  5. #include "lcd.h"
  6. #include "usart.h"
  7. #include "mpu6050.h"
  8. #include "usmart.h"   
  9. #include "inv_mpu.h"
  10. #include "timer.h"
  11. #include "inv_mpu_dmp_motion_driver.h"






  18. //串口1发送1个字符
  19. //c:要发送的字符
  20. void usart1_send_char(u8 c)
  21. {          
  22.         while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET); //循环发送,直到发送完毕   
  23.         USART_SendData(USART1,c);  
  24. }
  25. //传送数据给匿名四轴上位机软件(V2.6版本)
  26. //fun:功能字. 0XA0~0XAF
  27. //data:数据缓存区,最多28字节!!
  28. //len:data区有效数据个数
  29. void usart1_niming_report(u8 fun,u8*data,u8 len)
  30. {
  31.         u8 send_buf[32];
  32.         u8 i;
  33.         if(len>28)return;        //最多28字节数据
  34.         send_buf[len+3]=0;        //校验数置零
  35.         send_buf[0]=0X88;        //帧头
  36.         send_buf[1]=fun;        //功能字
  37.         send_buf[2]=len;        //数据长度
  38.         for(i=0;i<len;i++)send_buf[3+i]=data[i];                        //复制数据
  39.         for(i=0;i<len+3;i++)send_buf[len+3]+=send_buf[i];        //计算校验和       
  40.         for(i=0;i<len+4;i++)usart1_send_char(send_buf[i]);        //发送数据到串口1
  41. }
  42. //发送加速度传感器数据和陀螺仪数据
  43. //aacx,aacy,aacz:x,y,z三个方向上面的加速度值
  44. //gyrox,gyroy,gyroz:x,y,z三个方向上面的陀螺仪值
  45. void mpu6050_send_data(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz)
  46. {
  47.         u8 tbuf[12];
  48.         tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF;
  49.         tbuf[1]=aacx&0XFF;
  50.         tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF;
  51.         tbuf[3]=aacy&0XFF;
  52.         tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF;
  53.         tbuf[5]=aacz&0XFF;
  54.         tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF;
  55.         tbuf[7]=gyrox&0XFF;
  56.         tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF;
  57.         tbuf[9]=gyroy&0XFF;
  58.         tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF;
  59.         tbuf[11]=gyroz&0XFF;
  60.         usart1_niming_report(0XA1,tbuf,12);//自定义帧,0XA1
  61. }       
  62. //通过串口1上报结算后的姿态数据给电脑
  63. //aacx,aacy,aacz:x,y,z三个方向上面的加速度值
  64. //gyrox,gyroy,gyroz:x,y,z三个方向上面的陀螺仪值
  65. //roll:横滚角.单位0.01度。 -18000 -> 18000 对应 -180.00  ->  180.00度
  66. //pitch:俯仰角.单位 0.01度。-9000 - 9000 对应 -90.00 -> 90.00 度
  67. //yaw:航向角.单位为0.1度 0 -> 3600  对应 0 -> 360.0度
  68. void usart1_report_imu(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz,short roll,short pitch,short yaw)
  69. {
  70.         u8 tbuf[28];
  71.         u8 i;
  72.         for(i=0;i<28;i++)tbuf[i]=0;//清0
  73.         tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF;
  74.         tbuf[1]=aacx&0XFF;
  75.         tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF;
  76.         tbuf[3]=aacy&0XFF;
  77.         tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF;
  78.         tbuf[5]=aacz&0XFF;
  79.         tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF;
  80.         tbuf[7]=gyrox&0XFF;
  81.         tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF;
  82.         tbuf[9]=gyroy&0XFF;
  83.         tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF;
  84.         tbuf[11]=gyroz&0XFF;       
  85.         tbuf[18]=(roll>>8)&0XFF;
  86.         tbuf[19]=roll&0XFF;
  87.         tbuf[20]=(pitch>>8)&0XFF;
  88.         tbuf[21]=pitch&0XFF;
  89.         tbuf[22]=(yaw>>8)&0XFF;
  90.         tbuf[23]=yaw&0XFF;
  91.         usart1_niming_report(0XAF,tbuf,28);//飞控显示帧,0XAF
  92. }  

  94. struct _pid
  95. {
  96.         float Setangle;  //定义设定值
  97.         float Now_err;   //定义当前误差
  98.   float Err_k1;    //上一次误差
  99.         float Err_k2;    //上上次误差
  100.         float kp,ki,kd;  //定义比列，微分，积分常数
  101.        
  102. }pid;


  105. void pid_init(void)
  106. {
  107.        
  108.         pid.Setangle=20.0;
  109.         pid.Now_err=0.0;
  110.         pid.Err_k1=0.0;
  111.         pid.Err_k2=0.0;
  112.         pid.kp=0.05;
  113.         pid.ki=0.05;
  114.         pid.kd=0.05;
  115.        

  117. }

  119. float pid_realize(float angle)
  120. {
  121.         float ans;
  122.         pid.Now_err=pid.Setangle-angle;
  123.         ans=pid.kp*(pid.Now_err-pid.Err_k1)+pid.ki*pid.Now_err+pid.kd*(pid.Now_err-2*pid.Err_k1+pid.Err_k2);
  124.         pid.Err_k2=pid.Err_k1;
  125.         pid.Err_k1=pid.Now_err;
  126.         return ans;
  127. }

  129.        
  130. int main(void)
  131. {         
  132.         float speed=20;
  133.         u8 t=0,report=1;                        //默认开启上报
  134.         u8 key;
  135.         u8 now_speed;
  136.         float pitch,roll,yaw;                 //欧拉角
  137.         short aacx,aacy,aacz;                //加速度传感器原始数据
  138.         short gyrox,gyroy,gyroz;        //陀螺仪原始数据
  139.         short temp;                                        //温度       
  140.          
  141.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);         //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
  142.         uart_init(115200);                 //串口初始化为500000
  143.         TIM_PWMmotor_Init(100,71999);   //电机初始化
  144.         delay_init();        //延时初始化
  145.         usmart_dev.init(72);                //初始化USMART
  146.          
  147.   motordirect(1);         
  148.         motorenable();
  149.          
  150.         LED_Init();                                          //初始化与LED连接的硬件接口
  151.         KEY_Init();                                        //初始化按键
  152.         LCD_Init();                                           //初始化LCD  
  153.         pid_init();
  154.        
  155.         MPU_Init();                                        //初始化MPU6050
  156.         POINT_COLOR=RED;                        //设置字体为红色
  157.         LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"ELITE STM32");       
  158.         LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"MPU6050 TEST");       
  159.         LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
  160.         LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/17");
  161.         while(mpu_dmp_init())
  162.         {
  163.                 LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"MPU6050 Error");
  164.                 delay_ms(200);
  165.                 LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE);
  166.                 delay_ms(200);
  167.         }  
  168.         LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"MPU6050 OK");
  169.         LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"KEY0:UPLOAD ON/OFF");
  170.         POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
  171.         LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD ON ");         
  172.         LCD_ShowString(30,200,200,16,16," Temp:    . C");       
  173.         LCD_ShowString(30,220,200,16,16,"Pitch:    . C");       
  174.         LCD_ShowString(30,240,200,16,16," Roll:    . C");         
  175.         LCD_ShowString(30,260,200,16,16," Yaw :    . C");         
  176.         LCD_ShowString(30,280,200,16,16," kp:0.  ");         
  177.         LCD_ShowString(30,300,200,16,16," ki :0.      ");         
  178.         LCD_ShowString(30,320,200,16,16," kd :0.     ");
  179.   LCD_ShowString(30,340,200,16,16," speed:       ");
  180.         LCD_ShowString(30,360,200,16,16," setangle:     ");
  181.         while(1)
  182.         {
  183.                 key=KEY_Scan(0);
  184. //                if(key==KEY0_PRES)
  185. //                {
  186. //                        report=!report;
  187.                         if(report)LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD ON ");
  188.                         else LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD OFF");
  189. //                }
  190.                 if(key==KEY0_PRES)
  191.                 {
  192.                         pid.kp+=0.03;
  193.                        
  194.                 }
  195.                 if(key==KEY1_PRES)
  196.                 {
  197.                         pid.ki+=0.03;
  198.                        
  199.                 }
  200.                 if(key==WKUP_PRES)
  201.                 {
  202.                         pid.kd+=0.03;
  203.                        
  204.                 }
  205.                 if(mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw)==0)
  206.                 {
  207.                         temp=MPU_Get_Temperature();        //得到温度值
  208.                         MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz);        //得到加速度传感器数据
  209.                         MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz);        //得到陀螺仪数据
  210. //                        if(report)mpu6050_send_data(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz);//用自定义帧发送加速度和陀螺仪原始数据
  211. //                        if(report)usart1_report_imu(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz,(int)(roll*100),(int)(pitch*100),(int)(yaw*10));
  212.                         if((t%10)==0)
  213.                         {
  214.                                 if(temp<0)
  215.                                 {
  216.                                         LCD_ShowChar(30+48,200,'-',16,0);                //显示负号
  217.                                         temp=-temp;                //转为正数
  218.                                 }else LCD_ShowChar(30+48,200,' ',16,0);                //去掉负号
  219.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,200,temp/100,3,16);                //显示整数部分            
  220.                                 LCD_ShowNum(30+48+40,200,temp%10,1,16);                //显示小数部分
  221.                                 temp=pitch*10;
  222.                                 if(temp<0)
  223.                                 {
  224.                                         LCD_ShowChar(30+48,220,'-',16,0);                //显示负号
  225.                                         temp=-temp;                //转为正数
  226.                                 }else LCD_ShowChar(30+48,220,' ',16,0);                //去掉负号
  227.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,220,temp/10,3,16);                //显示整数部分            
  228.                                 LCD_ShowNum(30+48+40,220,temp%10,1,16);                //显示小数部分
  229.                                 temp=roll*10;
  230.                                 if(temp<0)
  231.                                 {
  232.                                         LCD_ShowChar(30+48,240,'-',16,0);                //显示负号
  233.                                         temp=-temp;                //转为正数
  234.                                 }else LCD_ShowChar(30+48,240,' ',16,0);                //去掉负号
  235.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,240,temp/10,3,16);                //显示整数部分            
  236.                                 LCD_ShowNum(30+48+40,240,temp%10,1,16);                //显示小数部分
  237.                                 temp=yaw*10;
  238.                                 if(temp<0)
  239.                                 {
  240.                                         LCD_ShowChar(30+48,260,'-',16,0);                //显示负号
  241.                                         temp=-temp;                //转为正数
  242.                                 }else LCD_ShowChar(30+48,260,' ',16,0);                //去掉负号
  243.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,260,temp/10,3,16);                //显示整数部分            
  244.                                 LCD_ShowNum(30+48+40,260,temp%10,1,16);                //显示小数部分  
  245.                                
  246.                           now_speed=speed;
  247.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,280,pid.kp*100,3,16);
  248.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,300,pid.ki*100,3,16);
  249.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,320,pid.kd*100,3,16);
  250.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,340,now_speed,3,16);
  251.                                 LCD_ShowNum(30+48+8,360,pid.Setangle,3,16);
  252.                                 t=0;
  253.                                 LED0=!LED0;//LED闪烁
  254.                         }
  255.                 }
  256.                 speed+=pid_realize(pitch);
  257.                 if(speed>=100) speed=100;
  258.                 motorspeed(speed);
  259.                 t++;
  260.         }        
  261. }
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