李放放1. 项目背景与核心价值
直流电机调速在工业自动化、机器人控制、智能家居等领域有着广泛应用。传统PID控制虽然结构简单，但在面对负载扰动、参数变化等不确定因素时，往往难以兼顾响应速度和抗干扰能力。线性自抗扰控制（LADRC）作为一种新型控制策略，通过扩张状态观测器（ESO）实时估计并补偿系统内外扰动，展现出优异的鲁棒性能。
我在某工业伺服系统项目中首次接触LADRC，当时遇到传统PID在负载突变时转速波动达±15%的问题。改用LADRC后，相同工况下波动缩小到±3%以内，这个改进让我印象深刻。本文将分享如何在STM32F103C8T6这类资源有限的MCU上实现LADRC算法，并完成完整的电机调速系统搭建。
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2. 系统架构设计
2.1 硬件选型解析
核心控制器选用STM32F103C8T6（72MHz主频，64KB Flash），主要考虑：
- 充足的PWM定时器资源（高级定时器TIM1支持互补输出）
- 12位ADC采样速率达1MHz
- 成本控制在20元以内，适合批量应用
电机驱动采用TB6612FNG模块，相比L298N：
- 效率提升30%（典型导通电阻0.4Ω）
- 集成死区保护，避免H桥直通
- 最大1.2A持续电流满足小型直流电机需求
编码器选用100线增量式光电编码器，通过TIM2的编码器接口模式实现四倍频，达到400脉冲/转的分辨率。实测在3000RPM转速下，0.5ms采样周期对应的位移变化量为：
code复制Δθ = (3000RPM/60)*0.5ms*360° = 9°
对应编码器计数 = 9°/360°*400 = 10个脉冲
这个分辨率完全满足调速控制需求。
2.2 软件框架设计
采用分层架构实现功能解耦：
code复制App层: LADRC算法、速度规划
Driver层: PWM生成、编码器接口、ADC采样
HAL层: 定时器配置、中断管理
关键中断安排：
- TIM1溢出中断（20kHz）用于PWM更新
- TIM3定时中断（2kHz）执行控制算法
- ADC采样完成中断触发速度反馈读取
注意：中断优先级需正确配置，确保控制周期严格准时。我曾因未设置抢占优先级导致速度环周期抖动，引发转速波动。
3. LADRC算法实现细节
3.1 控制器结构设计
采用二