平衡小车pid HAL

### 使用STM32 HAL库实现平衡小车PID控制 #### 设计思路 为了使平衡小车稳定运行，采用基于STM32微控制器的硬件平台，并利用其内置外设资源完成电机驱动与传感器数据采集工作。通过配置定时器中断来获取编码器反馈的速度信息并计算偏差值用于PID算法处理。 #### 初始化设置 在项目初始化阶段，需先创建工程框架并通过`stm32cubemx`工具配置必要的硬件参数，如GPIO端口分配、ADC采样通道设定以及TIMx作为时间基准源的选择等操作[^1]。 ```cpp // 配置PWM输出引脚 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); ``` #### 定时器配置 对于实时控制系统而言，精确的时间管理至关重要。这里选用高级定时器（Advanced Timer），它能够提供更丰富的功能选项满足复杂应用场景需求。具体来说就是将定时器模式设为向上计数方式，并开启周期事件更新中断以便定期触发回调函数执行核心业务逻辑[^2]。 ```cpp static void MX_TIM1_Init(void) { TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0}; TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0}; htim1.Instance = TIM1; htim1.Init.Prescaler = 71; // 设置预分频系数 htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim1.Init.Period = 999; // 自动重装载寄存器初值 ... } ``` #### PID 控制器编程 构建一个简单的比例积分微分校正环节(PID Controller)，该模块接收来自陀螺仪的角度信号作为输入变量并与目标位置做差得到误差项；随后依据此差异调整直流电动机转速从而维持车身姿态平稳。值得注意的是，在实际开发过程中可能还需要考虑滤波降噪措施以提高测量精度和响应速度。 ```cpp float pid_compute(float setpoint, float input){ static float prev_error = 0.0f; static float integral = 0.0f; float error = setpoint - input; integral += error * SAMPLE_TIME; float derivative = (error - prev_error)/SAMPLE_TIME; prev_error = error; return KP*error + KI*integral + KD*derivative; } ```