这道题总的来说是比较简单的，在这里只做到控制帆板到指定位置。
怎么样通过对风扇转速的控制，来调节风力大小，来改变帆板转角。也就是说给你一个角度值，你用风扇吹到那个角度值。控制风力大小，这个就需要控制PWM的大小了。如果我们知道吹到哪个角度值，所需要的PWM是多大，不就可以了吗？

结果非常尴尬，60度的PWM试不出来，这个是因为装置的结构决定，导致它在这个角度非常不稳定，不好试出来这个PWM。

这个时候应该怎么办？这个就需要PID调节了，这个相当于，PID帮我们试出来这个PWM应该是多大。
我们需要了解什么是PID
这里我推荐一个视频，外国的视频，目前我看过最好的，非常清晰，B站上的。
我们知道什么是PID了，他的公式是什么呢。
下面推荐看一下这个CSDN的一个博主讲的，非常不错，了解公式是怎么来的。
我们现在把他的公式变成代码


Kp、Ki、Kd都是PID的系数。
红色相当于第一部分的比例，现在的误差
黄色相当于第二部分的积分，误差的累积。
蓝色相当于第三部分的微分，现在的误差减去上一个误差。
绿色相当于我们的公式了，就是把他们加起来。
非常好理解，这个是绝对式PID，我们现在看一下，另一种—增量式PID


Kp、Ki、Kd都是PID的系数。
红色相当于第一部分的比例，现在的误差减去上一个误差。
黄色相当于第二部分的积分，现在的误差。误差的累积。
蓝色相当于第三部分的微分，现在的误差减去两倍上一个误差，加上上个别的误差。
绿色相当于我们的公式了，就是把他们加起来。
我们从公式上看，增量式PID只需要现在的误差，上次的，上上次的，没有像绝对式那样误差的积分，个人觉得增量是比较合适的，发现绝对式不太好调参数，我觉得都可以试一下吧。

现在看一下我们的PID执行函数
红色是我们的当前值和目标值。
黄色是PID系数。
蓝色是要执行的PID算法。
绿色就把计算的PID值输出。
这样子的话，我们接下来需要做的是采集当前角度值和做好PWM的输出。
怎么采集角度值呢？
使用角度传感器啊

角度传感器，个人感觉非常准，只需要STM32AD读取的时候再滤一下波就好了。
下面是AD转化配置

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : ADCx_Init
* 函数功能		   : ADC初始化	
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void ADCx_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体变量	ADC_InitTypeDef       ADC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14MGPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;//ADCGPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;	//模拟输入GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//非扫描模式	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//关闭连续转换ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//禁止触发检测，使用软件触发ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//1个转换在规则序列中 也就是只转换规则序列1 ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//ADC初始化ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//开启AD转换器ADC_ResetCalibration(ADC1);//重置指定的ADC的校准寄存器while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//获取ADC重置校准寄存器的状态ADC_StartCalibration(ADC1);//开始指定ADC的校准状态while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//获取指定ADC的校准程序ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能或者失能指定的ADC的软件转换启动功能
}

下面是中值滤波函数

//中值滤波函数
//total_number为总的数据数
//cut_number为丢弃的高端和低端总的数据数
//保留的数据数必须为2的N次方
u32 Mid_Value_Filter(u16 * databuffer)
{u32 temp;u16 i,j;for (j=0;j<9;j++){for(i=0;i<10-j;i++){if(databuffer[i]>databuffer[i+1])	//升序排列{temp=databuffer[i+1];databuffer[i+1]=databuffer[i];databuffer[i]=temp;}  }}temp=0;for(i=3;i<7;i++)						//抽取中间4组进行均值运算{temp=temp+databuffer[i];}	temp=temp>>2;							return temp;
}

中值滤波其实就是冒泡排序，然后取中间值。
接下来是AD读取函数

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Get_ADC_Value
* 函数功能		   : 获取通道ch的转换值，取times次,然后平均 	
* 输    入         : ch:通道编号times:获取次数
* 输    出         : 通道ch的times次转换结果平均值
*******************************************************************************/
u16 Get_ADC_Value(u8 ch,u8 times)
{u32 temp_val=0;u16 temp[10];u8 t;//设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);	//ADC1,ADC通道,239.5个周期,提高采样时间可以提高精确度			    for(t=0;t<times;t++){ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1的软件转换启动功能	while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束temp[t]=ADC_GetConversionValue(ADC1);delay_ms(5);}temp_val = Mid_Value_Filter(temp);return 	temp_val;
} 

上面的AD采样不是连续的，是单次的，每次采样都要软件使能。
下面是各个角度所对应的AD值

基本上是线性，实际上非常准，比人眼还准，哈哈哈
接下来是PWM的配置了，直接给PWM给风扇就好了，没有什么周期，我这里是500Hz，最大的值到35999。

void TIM3_PWMInit(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); 			GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;						//PC7复用为TIM3_CH2GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;					//复用开漏输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =1 ;						//预分频值1+1=2，输入计数器36MHzTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAligned1;	//中央对齐模式TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period =35999;						//周期35999+1=36000，PWM频率500Hz 		     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;					//时钟分频因子TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);					GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3,ENABLE);				////TIM3完全重映射TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;				//PWM模式1：中央对齐模式 在向上计数时中断标志置位，TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;		//正向输出极性  高电平有效TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	//正向输出允许 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;							//确定占空比，这个值决定了有效电平的时间TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);						//输出通道2配置函数TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);				//使能预装载寄存器TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);											//启动TIM3
}

然后我们还需要定时器配置，为什么需要定时器，其实有很多人不知道这个，我最开始是没有注意这个的，直接放主函数，后来帮别人看滚球平衡的代码时，他也没放定时器里，加了定时器才好多了。代码那样写，积分微分那样写，是基于我们计算每一个误差的时间都是相等的。

微分的思想就是一个线性近似的观念，利用几何的语言就是在函数曲线的局部，用直线代替曲线

，这样子就反映出局部的趋势了。

积分是累加的一种形式，可以简单看成是无限项无限小的和

，可以把它看做“算面积”。
如果我们放在主函数，那么每次执行时间并不一定一样，这样子我们算出的微分反映趋势可能出现偏差，“面积计算”可能出现偏差，我们要避免掉这些。
下面是定时器配置

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : TIM4_Init
* 函数功能		   : TIM4初始化函数
* 输    入         : per:重装载值psc:分频系数
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void TIM4_Init(u16 per,u16 psc)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);//使能TIM4时钟TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=per;   //自动装载值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc; //分频系数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //设置向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE); //开启定时器中断TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;//定时器中断通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;		//子优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	TIM_Cmd(TIM4,ENABLE); //使能定时器	
}

那么多长时间的定时器中断才是合适的呢？
舵机的控制周期是20ms，控制周期20ms会比较精确，一般风扇用的是直流无刷电机，直流无刷电机的响应速度是非常快的，具体多快，我不清楚，反正不会成为制约我们的因素，它的响应速度不在我们的考虑范围内，可以根据具体情况，调整定时器中断时间。我们只需要考虑的是，采样时间，这个定时器时间要大于采样时间，要不然就没意义了，计算同样的数值。
ADC的采样时间在STM32参考手册上可以找到

我们配置的周期是12MHz
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//设置ADC分频因子6 72M/6=12
我们的采样周期为239.5
TCONV = 239.5 + 12.5 = 252周期= 252 *1/12MHz = 21μs
中值滤波需要十个数值，这样的话，需要的时间就是210μs了。
实际上定时10毫秒就已经能取得很好的效果了。
TIM4_Init(100,7200-1); //定时10ms
还有就是微分积分时间改变，相对应的PID的系数要改变，积分微分时间减小，系数应该要相应变大。
接下来是定时器中断里怎么处理了

内容非常简单flag是按键按下的标志，加入PID执行函数，然后限制PWM的值，然后设置PWM。
然后就是PID系数的调节，先是我们的P，然后是I，然后是D，我们PWM的最大值是35999，角度0到90度的AD值相差是1200，所以我们的P的系数应该在30以下，你总不能设置为60吧，这样子与目标值相差45度和相差90度的PWM是一样的，就不能很好的体现PID调节的优势了。
最后为了让调节比较方便，可以用串口修改PID的参数，最好掉电不丢失。

这个给大家提供参考，先发送命令值01、02、03、04(16进制)，然后发送PID系数或者角度值(16进制)。
整个程序是先有固定的PID系数，然后修改角度值，得到PWM。如果你是先给一个固定的角度值，然后调节PID系数，你会发现调节P和D的系数没有用，这是因为你没有事先给PID的系数，而导致PID输出一直为零也就是下图的绿色部分。

帆板没有动，导致PID->errNow，PID->errOld1，PID->errOld2相同，所以dErrP和dErrD为零。个人感觉要么先给P系数，要么每次给完系数再给角度。

下面是设定的PID系数都储存在备份数据寄存器BKP，然后每次重新上电都给PID重新赋值


上图主函数非常简单，就是初始化和液晶显示。
演示效果
参考代码
题目