stm32f103c8t6智能小车pid控速

### 三级标题：系统架构与硬件设计 在基于STM32F103C8T6的智能小车中，PID控速功能通常依赖于定时器模块实现PWM输出，并通过编码器或测速模块采集电机的实际转速。L298N作为电机驱动芯片，负责将单片机输出的PWM信号转换为电机的驱动电压[^3]。此外，红外传感器或超声波测距模块可用于辅助控制，例如在避障或循迹过程中调整速度。 ### 三级标题：软件框架与PID算法选择 为了实现PID控速，首先需要确定使用的PID类型。增量式PID适用于无法获取绝对位置的场景，仅根据当前误差和前几次误差的变化来调整输出。因此，在智能小车应用中，通常采用增量式PID来调节PWM占空比，以维持目标速度[^4]。该算法的核心公式如下： ```c typedef struct { float Kp; // 比例系数 float Ki; // 积分系数 float Kd; // 微分系数 float error; // 当前误差 float last_error; // 上一次误差 float delta_error; // 误差变化量 float output; // 输出值 } PID_TypeDef; ``` ### 三级标题：编码实现与PWM配置 在STM32F103C8T6上，可以通过定时器（如TIM2或TIM3）生成PWM信号，用于控制电机的转速。同时，使用另一个定时器（如TIM4）进行输入捕获，读取来自编码器的脉冲信号，计算出实际速度。以下是一个简化的PWM初始化代码片段： ```c void PWM_Init(void) { TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 999; // 自动重装载值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 71; // 预分频值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500; // 初始占空比 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } ``` ### 三级标题：速度反馈与PID计算 测速模块通常由霍尔传感器或光电编码器组成，其输出信号连接到STM32的输入捕获通道。通过对一定时间内的脉冲数量进行计数，可以换算出当前电机的实际转速。然后，将此速度与设定的目标速度进行比较，得到误差值，代入增量式PID算法进行计算： ```c float PID_Calculate(PID_TypeDef *pid, float target, float current) { pid->error = target - current; pid->delta_error = pid->error - pid->last_error; pid->output += pid->Kp * pid->delta_error + pid->Ki * pid->error + pid->Kd * (pid->error - 2 * pid->last_error + pid->last_error_prev); pid->last_error_prev = pid->last_error; pid->last_error = pid->error; return pid->output; } ``` ### 三级标题：调试与优化建议 在调试阶段，应逐步调整PID参数（Kp、Ki、Kd），以达到最佳响应效果。初始时可设置较小的Kp值，避免系统震荡；随后加入Ki以消除稳态误差；最后引入Kd提高动态响应。由于电机负载可能变化（如爬坡），可考虑引入自适应PID或模糊PID进一步提升性能[^2]。如果测速反馈不稳定，建议增加滤波处理，例如滑动平均法或低通滤波器。