TECHNISCHE UNTERSTÜTZUNG
Veröffentlicht 2026-03-18
Kommt diese Situation beim Spielen oft vor?Servos: Sie möchten, dass der Gimbal stabil auf das Ziel gerichtet ist, aber er wackelt ständig; Oder Sie möchten, dass es sich in einem bestimmten Winkel dreht, aber es gelingt immer nicht, sich auf der richtigen Stelle zu drehen? Dabei handelt es sich tatsächlich um eine typische PID-Regelung, die nicht richtig eingestellt ist. Viele Freunde, die neu bei STM32 sind, halten PID für zu kompliziert. Tatsächlich handelt es sich um eine Reihe mathematischer Methoden, die uns bei der Lösung helfen, „wie man das herstellt.“Servogehorsam". Heute werden wir darüber sprechen, wie man mit STM32 ein PID-Programm schreibt, das das machen kannServoBefolgen Sie die Anweisungen genau und stellen Sie sicher, dass Sie sie verstehen und verwenden können.
Einfach ausgedrückt ist PID wie ein superintelligenter „Korrektor“. Stellen Sie sich vor, Sie greifen mit Ihren Händen nach einem sich bewegenden Gegenstand. Ihre Augen sehen die Position des Objekts (Feedbackwert). Ihr Gehirn berechnet, wo sich das Objekt befindet und wie schnell es sich bewegt, und weist dann die Hand an, sich anzupassen (Ausgabe). Das ist es, was PID macht. Es berechnet in Echtzeit die Differenz zwischen der Zielposition und der aktuellen Ist-Position und sagt Ihnen dann, wie viel Kraft Sie aufwenden müssen, um die Differenz auszugleichen. P ist der Anteil, der die Intensität der Korrektur bestimmt; I ist integral, was Ihnen hilft, langfristig angesammelte Fehler zu beseitigen; D ist Differential, das sich ändernde Trends im Voraus erkennen und ein Überschwingen verhindern kann.
Dies ist das problematischste Problem. In den meisten Fällen liegt es daran, dass der P-Wert zu hoch eingestellt ist. Die Proportionalsteuerung ist so, als ob Sie fahren und ein Auto vor sich sehen. Der P-Wert bestimmt, wie stark Sie auf das Gaspedal treten. Wenn P zu groß ist, treten Sie sofort aufs Gaspedal, wenn Sie sehen, dass die Entfernung noch etwas weit entfernt ist, und Sie schießen über das Ziel hinaus. Dann trittst du auf die Bremse. Wenn Sie so hin und her fahren, schaukelt das Auto hin und her. Dasselbe gilt auch für das Servo. Wenn P zu groß ist, schwingt es an der Zielposition hin und her. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie P entsprechend reduzieren oder eine Differenzialsteuerung D einführen. D kann eine „Dämpfungs“-Rolle spielen, diese Schwingung unterdrücken und das Lenkgetriebe stabil machen.
Es ist nicht schwierig. Der Kerncode besteht eigentlich nur aus wenigen Zeilen. Sie müssen zunächst drei Parameter (Kp, Ki, Kd) und mehrere Variablen (Zielwert, aktueller Wert, letzter Fehler, Integralterm) definieren. In der Hauptschleife wird kontinuierlich die aktuelle Position des Servos gelesen (normalerweise der vom Potentiometer zurückgeführte ADC-Wert) und dann der Fehler berechnet. Proportionalterm P = FehlerKp. Integralterm I = kumulativer Integralterm + FehlerKi, das Ihnen helfen kann, die kleinen Abweichungen, die durch Reibung und andere Gründe verursacht werden, langsam auszugleichen. Differentialterm D = (aktueller Fehler – letzter Fehler) * Kd. Schließlich ist der Ausgangs-PWM-Wert = P + I + D. Weisen Sie den berechneten PWM-Wert dem Timer zu, um das Servo in Drehung zu versetzen. Damit ist die grundlegendste Regelung im geschlossenen Regelkreis abgeschlossen.
Zur Steuerung des Lenkgetriebes verwenden wir normalerweise die Positions-PID. Der Positions-PID berechnet die absolute Position (PWM-Arbeitszyklus), die Sie dem Servo schließlich geben möchten. Es ist intuitiv und leicht zu verstehen. Es sagt Ihnen buchstäblich: „Jetzt sollten Sie diesen Winkel einnehmen.“ Der inkrementelle PID berechnet die „Änderung“ des aktuellen Ausgangs im Vergleich zum vorherigen Ausgang. Es eignet sich für Szenarien wie Schrittmotoren, die eine präzise Steuerung der Anzahl der jeweils ausgeführten Schritte erfordern. Was uns bei der Steuerung des Servos wichtig ist, ist, wo es stoppt, und nicht, wie es geht, sodass die Positions-PID eher den Anforderungen entspricht, die Code-Implementierung einfacher ist und nicht anfällig für integrale Sättigungsprobleme ist.
Sie haben den ganzen Nachmittag hart gearbeitet und es endlich geschafft, dass das Servo stabil läuft. Sie können es nicht jedes Mal zurücksetzen, wenn der Strom ausfällt, oder? Dazu ist die Verwendung der internen Flash-Simulation des STM32 oder das Anschließen eines externen Chips erforderlich. Im Programm können Sie die drei eingestellten Parameter Kp, Ki und Kd als Strukturen definieren. Nach Abschluss des Debuggings wird per Knopfdruck die Speicherfunktion ausgelöst und die Daten dieser Struktur an die angegebene Flash-Adresse geschrieben. Lesen Sie beim nächsten Systemstart die Daten von dieser Adresse im Initialisierungscode und weisen Sie sie den drei Parametern der PID zu. Auf diese Weise werden die Parameter beim Ausschalten gespeichert und Ihre Debugging-Ergebnisse bleiben für immer erhalten.
Dies erfordert den Einsatz des Tricks der „integralen Trennung“. Wenn sich Ihr Servo bei herkömmlicher PID gerade erst zu drehen beginnt und der Positionsfehler groß ist, akkumuliert der Integralterm I verzweifelt einen großen Wert. Wenn sich das Servo dem Ziel nähert, führt dieser große Integralwert zu einem ernsthaften „Überschwingen“, wodurch das Servo überschießt. Die Lösung besteht darin, einen Schwellenwert festzulegen. Wenn der Fehler beispielsweise größer als 50 Grad ist, löschen wir den Integralterm I und verhindern, dass er funktioniert. Erst wenn der Fehler weniger als 50 Grad beträgt und das Servo fast an Ort und Stelle ist, lasse ich den Integralterm I eingreifen, um den letzten kleinen statischen Unterschied zu beseitigen. Dies gewährleistet sowohl einen schnellen Start als auch eine hohe Genauigkeit im eingebauten Zustand.
Okay, was das PID-Programm zur STM32-Steuerung des Servos betrifft, sind die Kernideen und -schritte wahrscheinlich diese. Bei der eigentlichen Optimierung ist die Parameteroptimierung ein Prozess, der Geduld erfordert und möglicherweise mehr Zeit in Anspruch nimmt als das Schreiben des Codes selbst. Ich weiß nicht, ob Sie bei der Arbeit an einem Projekt lieber die Positions-PID verwenden oder andere, intelligentere Steuerungsalgorithmen ausprobiert haben? Gerne können Sie Ihre Erfahrungen im Kommentarbereich teilen. Wenn Sie der Meinung sind, dass dieser Artikel für Sie hilfreich ist, vergessen Sie nicht, ihn zu liken, zu speichern und ihn an weitere Freunde weiterzuleiten, die Servos spielen!
Aktualisierungszeit: 18.03.2026
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