?智能小車(chē)微型減速電機PID簡(jiǎn)單控制理論

在智能小車(chē)中，會(huì )用到微型減速電機帶動(dòng)車(chē)輪旋轉，微型減速電機需要有正反轉控制，下面天孚微電機介紹智能小車(chē)微型減速電機PID簡(jiǎn)單控制理論。

首先普及下，為什么智能小車(chē)需要用微型減速電機，由于微型直流電機轉速非?？?，每分鐘幾千到幾萬(wàn)轉不等，但是在高轉速的狀態(tài)下，微電機的扭矩非常小，無(wú)法帶動(dòng)智能小車(chē)的車(chē)輪，會(huì )導致微電機堵轉，所以需要用到齒輪減速箱（牙箱）來(lái)將轉速降低，加大扭力，原理是在微電機輸出軸上負載小齒輪，然后帶動(dòng)大齒輪，在加上小齒輪與大齒輪，齒輪組越多，扭力則會(huì )越大，轉速也會(huì )越低。減速機常見(jiàn)有齒輪減速、渦輪蝸桿減速、行星減速等。齒輪減速結構簡(jiǎn)單，成本也低在智能小車(chē)驅動(dòng)中非常常見(jiàn)，精密行星減速機結構精細、效率高、但是價(jià)格偏高，至于渦輪蝸桿減速機在智能小車(chē)上幾乎不會(huì )用到。

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智能小車(chē)需要精準調速，所以會(huì )用到編碼器，主要作用是通過(guò)測定微型減速電機的磁場(chǎng)變化來(lái)確定償電機的轉速，一般用霍爾磁力編碼器。單片機（也就是微控制器）通過(guò)四倍頻的方式讀取編碼器的型號，A、B倆相是倆個(gè)相位不同的正弦波，設置跳沿中斷，在倆正弦波的上升沿和下降沿都產(chǎn)生中斷，就可由此讀取角度或者角速度信息。在32等單片機上，定時(shí)器就有編碼器模式，可以通過(guò)硬件技術(shù)自動(dòng)四分頻，只需要設置一些寄存器的位即可。

微型減速電機離散PID控制，因為智能小車(chē)微型減速電機的數據需要連續的，但是數據采樣的頻率無(wú)法無(wú)限高，所以需要模擬調節器來(lái)進(jìn)行離散化處理，如輸出頻率為200khz第5ms輸出一次的話(huà)，那么計算周期小于5ms就沒(méi)有任何意義的，但是如采用10ms為一個(gè)計算周期的話(huà)，只需要根據采樣的偏差時(shí)刻來(lái)計算控制量。

PID有兩個(gè)非常重要的前提：在采樣時(shí)間短的狀態(tài)下，用一介差分來(lái)代替一介微分；用累加代替積分。根據編碼器脈沖累加測量電機得位置信息，并與目標值進(jìn)行比較，得到控制偏差，然后通過(guò)對偏差的比例、積分、微分進(jìn)行控制。

PID的三個(gè)重要指標：穩定性、快速性、準確性

速度PID：速度閉環(huán)控制是根據單位時(shí)間獲取的脈沖數（M法測速）測量電機的速度信息，并與目標值進(jìn)行比較，得到控制偏差，然后通過(guò)對偏差的比例、積分、微分進(jìn)行控制，使偏差趨向于零的過(guò)程。

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