关于PID的一些理解与调节经验
参数整定找最佳,从小到大顺序查
先是比例后积分,最后再把微分加
曲线振荡很频繁,比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢,积分时间往下降
曲线波动周期长,积分时间再加长
曲线振荡频率快,先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波,前高后低4比1
一看二调多分析,调节质量不会低
写在前面的话
关于C语言修正模拟PID
的过程,这里就不再详谈了,网上一抓一大把,虽是对深入理解PID有莫大的帮助,但是入门我还是觉得没有实际操作来的实在!
自己也是这么走过来的,深知其中的个把辛酸,于是再度落笔,完善这篇文章,如果也能在你前行的路上帮到你一把,那真的善莫大焉。
我们经常用的PID
有两种,增量PID
和位置PID
。
位置式PID
位置PID
公式Pwm =Kp*e(k)+Ki*∑e(k)+Kd[e(k)-e(k-1)]
e(k):本次偏差
e(k-1):上一次的偏差
∑e(k):e(k)以及之前的偏差的累积和;其中 k 为 1,2,k;
Pwm 代表输出
缺点:每次输出均与过去的状态有关,计算时要对e(k)
进行累加,计算机运算工作量大。
增量式 PID
增量式 PID
公式Pwm += Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]
(注意是+=
)
e(k):本次偏差
e(k-1):上一次的偏差
e(k-2):上上次的偏差
Pwm 代表增量输出
优点:增量型误动作小,易于实现手动/自动的无扰动切换,不产生积分失控。
缺点:在于积分截断效应大,溢出影响大
两者区别
1、位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关,用到了误差的累加值;而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关,因此位置式PID控制的累积误差相对更大。
2、增量式PID控制输出的是控制量增量,并无积分作用,因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象,如步进电机等,而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象,如电液伺服阀。
3、由于增量式PID输出的是控制量增量,如果计算机出现故障,误动作影响较小,而执行机构本身有记忆功能,可仍保持原位,不会严重影响系统的工作,而位置式的输出直接对应对象的输出,因此对系统影响较大。
注意了,位置式要设置积分限幅和输出限幅。增量式只需要设置输出限幅!
好像比较一下,位置只剩缺点了。
参数整定指标及经验
一个好的控制系统应满足3个要求,稳定性、快速性、准确性。
PID
的评估指标有:最大超调量、上升时间、静差
最大超调量
最大超调量是响应曲线的最大峰值与稳态值的差,是评估系统稳定性的一个
重要指标
上升时间
上升时间是指响应曲线从原始工作状态出发,第一次到达输出稳态值
所需的时间,是评估系统快速性的一个重要指标
静差
静差是被控量的稳定值与给定值之差,一般用于衡量系统的准确性
调节经验
P
,增大P
可增大系统的相应速度,同时有减小静差的功能。过大则会产生超调的效果,产生震荡,稳定性变差。I
,增大I
有利于减小静差。过大消除静差能力强,同样容易引起系统震荡。D
,增大D,有利于加快系统响应,抑制超调量变化,同时削弱系统的响应速度,相当于增大系统的阻尼。同时引入微分控制(D)
可以增大比例控制系数(P)
以提高系统的响应。
位置控制的调节经验可以总结为:先只使用 P 控制,增大 P 系数至系统震荡之后加入微分控制以增大阻尼,消除震荡之后再根据系统对响应和静差等的具体要求,调节 P 和 I 参数。
一般的控制系统单纯的P 控制或者 PI 控制(平衡车的速度环,编码器可能
存在的噪声,为防止噪声被放大并消除系统的静差)就可以了,但是那些对干扰要做出迅速响应的控制过程需要 D(微分)控制(平衡小车的直立环)。
总的调节经验
先只调P
,把其余两个(I/D
)设为0,同时把系统输入设置为最大允许值的60%
。
这个什么意思呢,假如我们要调速度,那就此时把系统占空比设置值60%
然后从小到大调节P
,直到系统产生震荡,然后再反过来调小,直到系统振荡消失,记录此时的P
,然后设置系统的P为当前P的60%。
参考资料
http://www.cnblogs.com/yangfengwu/p/7667547.html
https://wenku.baidu.com/view/271076878762caaedd33d49f?pu=
https://blog.csdn.net/qq1205512384/article/details/72614871