stm32-pid-tuning

name	stm32-pid-tuning
description	PID 参数调试和优化技能。Use when: 小车速度跟不上/电机抖动/过冲/响应太慢、通过 UART3 热调 PID 参数、增量式速度环 PID 的 P/I/D 参数优化、转向 PD 的 Kp/Kd 调优、编码器速度反馈异常排查。适用于 STM32 智能车竞速场景。
argument-hint	描述 PID 问题或调参需求

STM32 PID 调试与调参

系统架构速查

main() 循环 (~12.5Hz)              TIM3 中断 (10Hz)
  track() → 计算目标速度              读取编码器 → pid_control()
    → motor_target_set(L,R)            → pid_cal(&motorA/B) [增量式]
         ↓                                   → PWM 输出到 TB6612
    motorA.target/B.target ────→ motorA.now/B.now ← encoder_count

• 速度环 PID：增量式 DELTA_PID，作用在 TIM3 中断中，周期 100ms
• 转向 PD：在 track() 中计算，无 I 项，输出限幅 ±60
• 编码器：EXTI 下降沿计数，每个 PID 周期清零 → motorA.now = Encoder_count1（单位：脉冲/100ms）
• ⚠️ motor_target_set() 不直接输出 PWM。它只写 target，实际 PWM 在下一次 TIM3 中断才更新

调参入口

方式一：UART3 实时热调（推荐）

接线：PB10(TX) + PB11(RX) + GND，波特率 115200。无需重新编译。

命令	作用	默认值	建议范围
P<值>	双电机 P	200	100~400
I<值>	双电机 I	88	20~150
D<值>	双电机 D	15	5~50
PA<值> / IA<值> / DA<值>	仅电机A	—	—
PB<值> / IB<值> / DB<值>	仅电机B	—	—
KP<值>	转向 P	3.0	2~6
KD<值>	转向 D	4.0	2~8
S<值>	直道基准速度，其余档位自动缩放	30	15~50
?	打印全部参数	—	—
HELP	打印命令列表	—	—

典型调参流程：? → S30 → KP4 → KD5 → P250 → ?

方式二：编辑源码

• 速度环 PID：user/main.c 中 pid_init(&motorA, DELTA_PID, P, I, D)
• 转向 PD：code/gray_track.c 中 float g_track_kp 和 g_track_kd
• 速度档位：code/gray_track.c 中 TRACK_SPEED_FAST/SLOW/MIN 宏

调试步骤

1. 诊断当前状态（5 分钟）

先发 ? 确认所有当前参数。让用户在 OLED 上观察：

OLED 行	内容	看什么
第 3 行	E1/E2 编码器实际速度	与 A/B target 差异大 → 速度环跟不上
第 4 行	PID 实时 P/I 值	波动剧烈 → D 太小；长时间不到 target → I 太小
第 2 行	巡线状态	GO/R1R3/L1L3/FIND/CROSS

2. 速度环 P-I-D 调优顺序

1. 先调 P：把 I、D 临时设 0，逐步加大 P 直到小车接近抖动但还未抖。观察 E1/E2 是否跟上 target
   • 现象：E1=5, target=25 差距大 → P 太小
   • 现象：电机嗡嗡响、车身抖 → P 太大
2. 再加 D：加入 D 抑制 P 引起的抖动。D 太大 → 电机变"肉"
3. 最后加 I：I 消除稳态误差。I 太大 → 来回摆动不收敛

3. 转向 PD 调优

转向 PD 在 track() 中，调整后立即生效：

• 现象：转弯拐不过去（冲出赛道） → 加大 KP（转向更猛）或提高 S（保持速度）
• 现象：车身左右摆动（S 形走线） → 加大 KD（增加阻尼）
• 现象：弯道速度太慢 → 增大 S 或 TRACK_SPEED_FAST；弯道自动降速 70%

4. 编码器验证

如果 E1/E2 始终为 0 或正反转同号：

• 检查编码器 B 相接线（PA2/Enc1B、PB5/Enc2B）
• 检查 motorA_dir 和 motorB_dir 与编码器计数方向一致（见 AGENTS.md「编码器符号陷阱」）

常见故障排查

现象	优先级	检查
电机完全不动	硬件	TB6612 供电、STBY 拉高、PWM 引脚 PA0/PA1
电机只朝一个方向转	硬件	AIN1/AIN2/BIN1/BIN2 方向引脚
E1/E2 始终为 0	硬件/中断	编码器 EXTI PA6/PB4 中断使能、B 相接线
PWM 输出正常但速度不匹配	PID	P 太小→加 P；电池电压低→充满再调
调参命令无响应	接线	UART3 PB10/PB11 通断、波特率 115200
printf 和 datavision 冲突	配置	二选一，不能同时开

相关文件

• PID 控制：code/pid.c, code/pid.h
• UART3 调参：code/uart_tune.c, code/uart_tune.h, code/uart_tune_速查卡.txt
• 巡线转向：code/gray_track.c, code/gray_track.h
• 电机驱动/编码器：code/motor.c, code/motor.h
• 项目架构：AGENTS.md