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2_foc闭环调试_ADC电流采样与滤波及pid数据结构

article 2024/9/21 1:32:49

1、ADC电流采样

上次添加了编码器获取电角度的程序，将之前开环控制的角度进行了替换，这次再将电流采样添加进来，之后就可以利用这样一个有反馈的系统进行电流环PI控制器参数调试。

之前写过ADC＋DMA电流采样的stm32库函数程序，现在来看还是有很大缺陷的：首先当电机没有转动时，ADC采样已经有了一个数值，即是一个偏置，需要后面将其减去，这块采回来的电流理论上是一个正弦波数值。另外需要将ADC采样值转换为对应单位的电流，公式是(ADC原始值-偏置)*3.3V参考电压/4096/R欧姆/放大倍数，这个还需要进一步验证。

2、一阶低通滤波算法

FirstOrder_LPF_Calc 通常用于计算一阶低通滤波器（LPF）的输出，滤波器用于平滑输入信号，消除噪声，尤其是在控制系统中处理传感器信号时。一阶滤波，又叫一阶惯性滤波，或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC低通滤波器的功能。

一阶低通滤波的算法公式为：

　　　　　　　　　　　　　　Y(n)=αX(n) + (1-α)Y(n-1)

 α 越大，滤波器的响应越快，能更快跟踪输入变化，但噪声抑制效果较差。

α越小，响应越慢，能更好地滤除噪声，但可能会导致信号滞后。

应用：

FirstOrder_LPF_Calc 可广泛应用于传感器信号滤波、电流环和速度环的噪声抑制等场景。在FOC（磁场定向控制）中，滤波器用于平滑电流和速度反馈信号，避免过大的噪声干扰控制系统的稳定性。

总结：

 通过调节 α，可以灵活控制滤波器的响应速度和噪声抑制效果。

 滤波器能有效减小信号中的高频噪声，同时保持低频成分的完整性。

一阶滤波无法完美地兼顾灵敏度和平稳度。有时，我们只能寻找一个平衡，在可接受的灵敏度范围内取得尽可能好的平稳度。而在一些场合，我们希望拥有这样一种接近理想状态的滤波算法。即：当数据快速变化时，滤波结果能及时跟进（灵敏度优先）；当数据趋于稳定，在一个固定的点上下振荡时，滤波结果能趋于平稳（平稳度优先）。

3、 pid参数数据结构

typedef struct    
{ 
float  Ref;          // Input: Reference input
float  Fdb;          // Input: Feedback input
float  Err;          // Variable: Error
float  Kp;           // Parameter: Proportional gain
float  Up;           // Variable: Proportional output
float  Ui;           // Variable: Integral output
float  Ud;           // Variable: Derivative output      
float  OutPreSat;    // Variable: Pre-saturated output
float  OutMax;       // Parameter: Maximum output
float  OutMin;       // Parameter: Minimum output
float  Out;          // Output: PID output
float  SatErr;       // Variable: Saturated difference
float  Ki;           // Parameter: Integral gain
float  Kc;           // Parameter: Integral correction gain
float  Kd;           // Parameter: Derivative gain
float  Up1;          // History: Previous proportional output
float  Ui_1;
float  OutF;
} PIDREG_T；

先混个面熟，之后挨个调。