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标题: PID控制经验,回复别人问题时不小心写的,觉得有必要以自己名义发帖 [打印本页]

作者: 淡定戈 时间: 2015-3-17 10:59
标题: PID控制经验,回复别人问题时不小心写的,觉得有必要以自己名义发帖
本帖最后由淡定戈于 2015-3-17 11:12 编辑

在回复别人问题时不小心写了这么多,觉得有必要以自己名义发帖.
PID控制很简单,但初学者可能比较晕.
控制转向一般用位置式PD(也有用PID的,建议不用I), 控制速度一般用增量式PI(也可以加D). 注意别忘了限制最大最小输出!!!

参数设置要根据具体对象而定. 一般原则如下:
这里先假设系统参数如下:
输入数据(如温度值,速度,代表被控对象的指标)范围[InMin,InMax] = [0,1]
输出数据范围[OutMin,OutMin] = [-1,1]
控制周期dt=1ms
系统时间常数为T=3s

---------------------------------------------------------------------------------------------------------
对于位置式PD,  OutVal = P*(InNew-InSet) + D*(InNew-InOld);
参数调节:
1. 一般先调P, 初次设参数时, 估计单独的"P*(InMax-InMin)"能使输出达到最大. 此处建议初始值P = (OutMax-OutMin)/(InMax-InMin). 然后修改参数P已达到一个较好效果, 很可能达不到要求, 调到效果无法明显改善为止.
2. 接着调D, 先注意InOld很可能不是上一次采集的值, 可能是10次甚至20次前的值(视情况而定), 以削弱随机误差的影响.  若采用上面的计算式, D一般设置成P的好几倍, 初始设定, 可设置成3P.
最后, 修改轮流修改PD参数,调到效果无法明显改善为止.
PS:一般经过几次修改后, 再改参数效果就不明显, 这种情况,可能的原因有两种: 1. 参数改的幅度太小. 2. 确实到极限了,这就需要从其他方面想办法.

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对于增量式PI,  这种方式一般用于控制大滞后的系统(如速度/温度控制), OutVal += P*(InNew-InOld) + I*(InNew-InSet) ;
注意:
1. P后面乘的是偏差的微分(差分), I后面乘的是偏差, 这是因为这个方程本质上是实现积分(累加)功能,  偏差的微分(差分)经过积分(累加)后就是偏差(对应参数P), 而偏差经过积分(累加)后就对应I.
2. 后续代码记得限制OutVal∈[OutMin,OutMax]
3. 此处的InOld一般是上一次采集的数据,不必是多次前的, 用多次之前的数据反而会降低系统的实时性, 因为理论上积分可以削弱随机误差的影响.  然而控制系统实际情况难以完全用理论概括, 具体实现视情况而定!!!
参数调节:
1. 先调I参数,  关于初始值的设置, 一般I*(InMax-InMin)能使OutVal在T内达到最大值(T为被控对象的时间常数). 则初始值可设置为I=(OutMax-OutMin)/(InMax-InMin)*dt/T=[1-(-1)]/(1-0) * 0.001/3=0.00066666666666667!
2. 接着P参数, 类似位置式P, 初始值P=(OutMax-OutMin)/(InMax-InMin).
最后就是以PI参数为基础, 进行调节, 而调节的各种技巧, 实在是太多, 总之一句话 "好看的就是好的".  另外调参数还得看具体指标.
注意:对于飞思卡尔竞赛速度控制宁愿反应稍慢,也别冒险产生震荡, 震荡(即便看起来不明显)会减小车轮的摩擦力, 进而减小弯道速度.

X, 不小心写了这么多, 以上仅代表个人经验&观点, 如有雷同纯属巧合!!!

补充内容 (2015-3-18 15:23):
有朋友说我PID参数符号反了.
我确实忘了说符号问题, 对于一般的控制系统(能用PID控制的系统一般可用这个原则),举例说下:
如果OutVal(如PWM)增大会使InNew(如电机转速)增大,则P<0,因为这样一来才能形成负反馈.

补充内容 (2015-3-18 15:26):
InNew(测速)增大->P*(InNew-InSet)减小->OutVal(如PWM)减小->InNew(测速)减小
测量值得增大,通过控制后,有减小的效果.

作者: Quixote 时间: 2015-3-17 11:18
单就盲调来讲，还是不错哒

作者: HDT 时间: 2015-3-17 11:18

:lol:lol

作者: 玩意Tc 时间: 2015-3-17 11:56

我之前控制周期调得不好。。。结果一直调不出来

作者: 空有一人 时间: 2015-3-17 12:29
赞

作者: 冷技 时间: 2015-3-17 16:01

玩意Tc 发表于 2015-3-17 11:56
我之前控制周期调得不好。。。结果一直调不出来

请问你之前是调直立的pid吗？换了控制周期之后变好了是怎么换控制周期的？

作者: 玩意Tc 时间: 2015-3-17 16:16

冷技发表于 2015-3-17 16:01
请问你之前是调直立的pid吗？换了控制周期之后变好了是怎么换控制周期的？

不是我只是闭环而已

作者: 淡定戈 时间: 2015-3-17 17:18

冷技发表于 2015-3-17 16:01
请问你之前是调直立的pid吗？换了控制周期之后变好了是怎么换控制周期的？

呵呵这不是直立控制的PID, 直立控制PID可参考, 哥的论文

http://www.znczz.com/forum.php?mod=viewthread&tid=215037&fromuid=105521

作者: 旋风麦林 时间: 2015-3-18 11:22
OutVal = P*(InNew-InSet) + D*(InNew-InOld);输出反了吧？OutVal = P*(InSet-InNew) + D*(E-E‘);

作者: 淡定戈 时间: 2015-3-18 15:09

旋风麦林发表于 2015-3-18 11:22
OutVal = P*(InNew-InSet) + D*(InNew-InOld);输出反了吧？OutVal = P*(InSet-InNew) + D*(E-E‘);

哦 my God, 我是没注意符号

作者: _clearlove 时间: 2015-3-18 16:44

作者: 玩意Tc 时间: 2015-3-18 16:58
话说系统时间常数一般是多少呢没理解哈

作者: 淡定戈 时间: 2015-3-18 17:28

玩意Tc 发表于 2015-3-18 16:58
话说系统时间常数一般是多少呢没理解哈

时间常数视具体情况而定, 飞思卡尔智能车速度控制, 大概就是1秒数量级. (当然,可能换车模后,参数和当年不一样了)

作者: 玩意Tc 时间: 2015-3-18 19:38

淡定戈发表于 2015-3-18 17:28
时间常数视具体情况而定, 飞思卡尔智能车速度控制, 大概就是1秒数量级. (当然,可能换车模后,参数和当年不 ...

我B车模之前采集周期和控制周期5ms 100线的编码器发现闭环很不好调后来加大控制周期和采样周期发现好调点了不太懂什么原因哎·

作者: diandian 时间: 2015-3-18 19:43
顶一个

作者: 淡定戈 时间: 2015-3-19 09:45

玩意Tc 发表于 2015-3-18 19:38
我B车模之前采集周期和控制周期5ms 100线的编码器发现闭环很不好调后来加大控制周期和采样周期发 ...

可能是因为控制周期太短, 导致单独一次的速度和加速度测量误差很大, 导致控制结果不理想

作者: 玩意Tc 时间: 2015-3-19 12:01

淡定戈发表于 2015-3-19 09:45
可能是因为控制周期太短, 导致单独一次的速度和加速度测量误差很大, 导致控制结果不理想

采样和控制周期的选取，我觉得也是一门大学问了。

作者: FAruba611 时间: 2015-3-19 13:56
收藏了

作者: 三下五除二 时间: 2015-3-19 22:27
赞

作者: Stan克 时间: 2015-3-20 12:33
初始设定, 可设置成3P

作者: 小小草 时间: 2015-3-20 23:39

:):)

作者: 杨洋02 时间: 2015-3-21 09:21
转向PD不是应该P是D的几倍吗？

作者: 淡定戈 时间: 2015-3-22 20:04

杨洋02 发表于 2015-3-21 09:21
转向PD不是应该P是D的几倍吗？

那要看偏差和偏差的微分是如何计算的, 采用我列的方式计算的话, D是P的几倍一般,转向控制是这样的.

作者: 淡定戈 时间: 2015-3-22 20:04

Stan克发表于 2015-3-20 12:33
初始设定, 可设置成3P

你懂的

, 我本来想写4P的

作者: 微光刺眼 时间: 2015-3-29 13:23

:):):):)

作者: shine稻草人 时间: 2015-3-29 14:19
你说的d项为3p，这得根据周期定，而且每种车不一样

作者: 淡定戈 时间: 2015-5-8 16:55

shine稻草人发表于 2015-3-29 14:19
你说的d项为3p，这得根据周期定，而且每种车不一样

只是初值, 根据经验设定, 后期还要调的, 以不震荡为原则

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