为什么我输出给电机一个固定的PWM，在上位机上看我的编码器的输出，有时候会突变，电机的输出也是瞬间突变

Question

为什么我输出给电机一个固定的PWM，在上位机上看我的编码器的输出，有时候会突变，会比稳定的时候大两倍，电机的输出也是瞬间突变

Answer 1

晚上好🌙🌙🌙
本答案参考通义千问

你提到的问题是：“输出给电机一个固定的PWM，在上位机上看编码器的输出，有时候会突变，甚至比稳定时大两倍，电机的输出也是瞬间突变。”

这个问题可能由多个原因引起，下面我将详细分析并给出解决方案。

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一、问题可能的原因

1. 编码器信号干扰或采样不稳定
2. 电机驱动电路存在噪声或电压波动
3. PWM控制逻辑存在异常（如死区时间不匹配）
4. 编码器与电机之间的机械连接松动或打滑
5. 软件处理逻辑错误（如计数器溢出、中断未及时处理等）
6. 电源不稳定导致电机和编码器工作异常

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二、重点问题分析（加粗部分）

1. 编码器信号干扰或采样不稳定

• 现象：编码器输出突变，可能是由于信号线受到电磁干扰（EMI），或者编码器本身质量不佳。
• 影响：编码器读数不稳定，导致位置反馈错误，进而影响电机控制。

2. 电机驱动电路存在噪声或电压波动

• 现象：电机在固定PWM下出现瞬时突变，可能是由于供电不稳定或驱动模块有毛刺。
• 影响：电机转速不稳定，编码器反馈也出现异常。

3. PWM控制逻辑存在异常

• 现象：PWM输出虽然固定，但实际作用到电机上的电压波形可能有畸变。
• 影响：电机运行不平稳，导致编码器读数突变。

4. 编码器与电机之间机械连接问题

• 现象：编码器读数突然跳变，可能是由于机械松动、齿轮打滑或联轴器磨损。
• 影响：编码器反馈与实际运动不一致，造成控制误差。

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三、解决方案（有序列表）

1. 检查编码器信号线是否屏蔽良好

• 建议：使用屏蔽双绞线连接编码器，并确保接地良好。
• 修改代码示例（仅示例）：

  // 如果你在使用GPIO读取编码器信号，请确保配置正确
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  GPIO_InitStruct.Pin = ENCODER_A_PIN | ENCODER_B_PIN;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  // 不使用内部上拉/下拉
  HAL_GPIO_Init(ENCODER_PORT, &GPIO_InitStruct);
  

2. 增加编码器滤波逻辑

• 建议：在软件中加入滤波算法（如滑动平均、中值滤波等）以消除误触发。
• 修改代码示例：

  int16_t encoder_values[10];  // 缓冲区
  int index = 0;
  
  void update_encoder() {
      encoder_values[index] = read_encoder();
      index = (index + 1) % 10;
      int sum = 0;
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
          sum += encoder_values[i];
      }
      filtered_value = sum / 10;
  }
  

3. 检查电机驱动板供电稳定性

• 建议：使用稳压电源，并在驱动板附近增加电容（如100μF电解电容）来滤波。
• 硬件建议：检查驱动板是否有烧毁、电容鼓包等现象。

4. 检查PWM输出波形是否正常

• 建议：使用示波器查看PWM波形是否失真，尤其是高/低电平是否稳定。
• 代码示例（STM32）：

  // 设置PWM频率和占空比
  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCStruct;
  TIM_OCStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
  TIM_OCStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCStruct.TIM_Pulse = PWM_VALUE;  // 固定值
  TIM_OCStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
  TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCStruct);
  TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
  

5. 检查机械连接是否牢固

• 建议：检查编码器与电机轴的连接是否松动，是否存在打滑或磨损。
• 工具建议：使用百分表检测电机轴的径向跳动。

6. 增加软件防抖机制

• 建议：在编码器读数变化超过一定阈值时进行过滤。
• 代码示例：

  #define THRESHOLD 5
  
  int16_t last_encoder = 0;
  int16_t current_encoder = 0;
  
  if (abs(current_encoder - last_encoder) > THRESHOLD) {
      // 说明有突变，忽略该值
      current_encoder = last_encoder;
  } else {
      last_encoder = current_encoder;
  }
  

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四、总结

| 问题点 | 解决方案 | |--------|----------| | 编码器信号干扰 | 使用屏蔽线，增加滤波 | | 电机驱动不稳定 | 稳压电源，增加去耦电容 | | PWM波形异常 | 检查PWM配置，使用示波器验证 | | 机械连接松动 | 检查并紧固连接部件 | | 软件逻辑错误 | 加入滤波和防抖机制 |

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如果你能提供具体的代码片段或硬件平台信息（如使用的是STM32、Arduino、ESP32等），我可以进一步帮你定位具体问题。