智慧小車微型減速電機PID簡單控制理論

在智慧小車中，會用到微型減速電機帶動車輪旋轉，微型減速電機需要有正反轉控制，下面介紹智慧小車微型減速電機PID簡單控制理論。

首先普及下，為什麼智慧小車需要用微型減速電機，由於微型直流電機轉速非常快，每分鐘幾千到幾萬轉不等，但是在高轉速的狀態下，微電機的扭矩非常小，無法帶動智慧小車的車輪，會導致微電機堵轉，所以需要用到齒輪減速箱（牙箱）來將轉速降低，加大扭力，原理是在微電機輸出軸上負載小齒輪，然後帶動大齒輪，在加上小齒輪與大齒輪，齒輪組越多，扭力則會越大，轉速也會越低。減速機常見有齒輪減速、蝸輪蝸桿減速、行星減速等。齒輪減速結構簡單，成本也低在智慧小車驅動中非常常見，精密行星減速機結構精細、效率高、但是價格偏高，至於渦輪蝸桿減速機在智慧小車上幾乎不會用到。

智慧小車需要精準調速，所以會用到編碼器，主要作用是透過測定微型減速電機的磁場變化來確定償電機的轉速，一般用霍爾磁力編碼器。微控制器（也就是微控制器）透過四倍頻的方式讀取編碼器的型號，A、B倆相是倆個相位不同的正弦波，設定跳沿中斷，在倆正弦波的上升沿和下降沿都產生中斷，就可由此讀取角度或者角速度資訊。在32等微控制器上，定時器就有編碼器模式，可以透過硬體技術自動四分頻，只需要設定一些暫存器的位即可。

微型減速電機離散PID控制，因為智慧小車微型減速電機的資料需要連續的，但是資料取樣的頻率無法無限高，所以需要模擬調節器來進行離散化處理，如輸出頻率為200khz第5ms輸出一次的話，那麼計算週期小於5ms就沒有任何意義的，但是如採用10ms為一個計算週期的話，只需要根據取樣的偏差時刻來計算控制量。

PID有兩個非常重要的前提：在取樣時間短的狀態下，用一介差分來代替一介微分；用累加代替積分。根據編碼器脈衝累加測量電機的位置資訊，並與目標值進行比較，得到控制偏差，然後透過對偏差的比例、積分、微分進行控制。

速度PID：速度閉環控制是根據單位時間獲取的脈衝數（M法測速）測量電機的速度資訊，並與目標值進行比較，得到控制偏差，然後透過對偏差的比例、積分、微分進行控制，使偏差趨向於零的過程。

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