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PID算法巡线

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  • TA的每日心情

    2019-11-26 15:20
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2020-1-20 09:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    x
    PID算法巡线8 Z6 K  m; g, X
    制模型:你控制- 一个人让他以PID 控制的方式走110 步后停下.  @5 t& L. ^" b; f6 b7 A7 J
    (1) P比例控制,就是让他走110 步,他按照-一定的步伐走到- -百零几步(如108 步) 或100多步(如112
    ( T4 R' I, A8 V) M* i1 P" g. l步)就停了。- T1 \, r: f  f9 W2 `
    说明:" n, S( l+ o; q: _5 U& z& h
    P比例控制是- -种最简单的控制方式,其控制器的输出 与输入误差信号成比例关系。
    : p7 F1 l6 |/ i) j$ x1 \9 g8 G当仅有比例控制时系统输出
    ( O8 w3 V- a6 f存在稳态误差( Steady-state error )
    ( h, O$ }( e; Y0 O" j2 C: x(2) PI积分控制,就是他按照一定的步伐走到* U8 }) c, h) X& n4 l) i1 l
    12步然后回头接着走,走到 108 步位置时,然后又回头向- p6 @3 t. u! f. X& I3 P0 q( g
    110步位置走.在110 步位置处来回晃几次,最后停在
    6 u/ _) y  V0 t7 B) r110步的位置. ./ o( F; c. z- F4 O  y- a' r
    说明:
    % F( T1 h6 N6 w) P在积分I 控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统。
    5 h" }* ?# e4 u; O. m如果在进.入稳态后存7 G0 R+ t8 Z, E* ~$ ~
    在稳态误差。则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(
    % k, I  k+ v* ~+ B; |System with Steady-state Error
    ' G( G# Q& z1 F' _, n$ t3 _( j  v2 W).为了* g3 I; R# h1 K, w
    消除稳志误差,在控制器中必须引入
    ; M% c* v) a- p) E/ a积分项”.积分項对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增3 L0 b( w4 J# Z! y$ u% J/ B
    大.这样,印便误差很小,积分项也会随 着时间的增加而加大。5 l8 c4 W3 O1 r1 Y' M
    它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,
    ' z* V: l, u7 p8 y7 v: t2 |8 `直到等于零。因此,比例+积分 ( PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳志误差。
      V: ^: I/ W3 o$ y9 j: v5 |(3) PD微分控制,就是他按照一定的步伐走到一百零几步后,再慢慢地向+ ?% j6 \/ j; g! T4 z% S
    110步的位置靠近,如果最后能精
    6 |. i+ |0 y7 u. c/ S确停在110 步的位置,就是无静差控制:如果停在+ n7 _1 ^4 U; S  R
    110 步附近(如109步或111 步位置),就是有静差控制. .
    ' C  q! K6 Z2 [6 t1 ?% r说明:5 R2 m! V) r( q
    在微分控制D 中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。' h) f2 x4 D3 f1 P+ B
    自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振蔼甚至失稳,
    - k) X7 F: i$ \+ {其原因是由于存在有较大惯性组件
    ) P- `. ?! v4 i0 ]# C8 h- j(环节)或9 N9 H& @9 F! ~. B7 {) s  l1 P
    有滞后( delay )组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的
    * ~# {' `. e5 }  O* v- y变化超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入* V" Q) }7 l8 \5 }* b2 o
    比例尸"项往往是
    2 _" F, c! q% s$ t, _7 K不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是
    % a. Q: J  F0 x/ h懒分项”,它能预测误差变化的趋势。这样,
    / v2 H/ _- r8 L% C/ C# i具有比例+微分的控制器,就能够提前快抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超4 i& J9 i$ W5 V% T2 T9 G
    调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例
    3 B$ N( `+ y- W9 |9 sP+微分D (PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。9 S4 S7 |$ i2 M  t
    小明接到这样一一个任务: 有一-个水缸有点漏水3 s5 @1 }( l3 x; d2 b9 J
    (而且漏水的速度还不一定固定不变) 要求水国高度谁持在某个位置,-一旦发现水面
      R4 V$ c2 a4 R6 @' Y4 I高度低于要求位置。就婴性水缸里加水。; Q3 ^& L8 }* X1 ?
    小明接到任务后就一-直守在水缸旁边。时间长就觉得无聊。就跑到房里看小说了,每.
    5 J1 ^3 A7 Z; C4 h; F9 v4 z30
    1 z6 Z! [% s2 f1 _( S分钟袁检查一次水国高度。水漏得太快。每次小明来检查时,水都快漏完了。离要求的高度相差很远。小明改为每
    % w5 D9 v* Z* Z+ X3分钟来检查一8 D( u" [9 \1 @9 D. X7 `) C
    次,结果每次来水都没怎么漏,不需要加水,来得太频繁做的是无用功。几次试验后,确定每$ H% }# @6 t: W" ]+ ^4 z
    10分钟来检查- -次。这个检查时间: v  U! E! Z: i& F
    就称为深样關期。* g+ Y' p" D; x
    开始小明用瓢加水,水龙头离水缸有十几米的距离,经常要跑好几趟才加够水,于是小明又改为用桶加,一如就是一 一桶。跑的
    ; M7 r( I" p7 q7 Y. [% R9 U, |5 n9 g次数少了,如水的速度跑快了,但好几次格缸给加道出了。不小心弄疆了几次鞋,小明又动脑筋。我不用瓢也不用相,老子用盐。
    6 |5 L" l$ C. ]2 R5 k6 g几次下索,发现刚刚好,不用跑太多次。也不会让水溢出。这个加水工具的大小概称为比例系数。5 a3 z' d' k$ Q% U& O$ f
    小明又发现水虽然不会加过量滩出了,有时会高过要求位置比较多。还是有打湿鞋的危险。他又想了个办法,在水虹上装-个, j6 C% k( R& {, f. O3 q& [5 c
    漏斗,每次加水不直接倒进水虹,面是倒进漏4让它慢慢加。这样溢出的问题解决了,但加水的速度又慢了,有时还赶不上漏水的
    + j% E' O& q2 z0 n) i' Z8 t7 T速度。于是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制如水的速度,最后终于找到了满意的漏斗。湖斗的时间就称为积分时间。5 V# J9 I- L; G# d# D
    小明终于味了-0,但任务的婴求突然严了,水位控制的及时性要求大大提高,一旦水位过低, 必须立即格水加到要求位置,
    3 \, }( J9 c2 E3 D而且不能高出太多,否则不给工钱。 小明又为难了!于是他又开努脑筋,终于让它想到一 -个办法,常放一盐备用水在旁边,一-发现
    7 A  e7 _# e7 D. y2 t" ^& ^4 C" x, E" t水位低了,不经过漏斗就是一-盐水下去。 这样及时性是保证了,但水位有时会高多了。他又在要求水面位置上面一-点格水缸要求的4 ?  P! m  G4 o* D' k& }" V  r
    水平面处凿一孔,再接- -根管子到下面的备用桶里这样多出的水会从上面的孔里漏出来。这个水漏出的快慢就称为微分时间。
    ' w7 l. W, b1 m/ U4 q/ o% K$ s( L0 T, @/ u3 i9 L
    到几个闫采样周期的帖于,临时想了这么个故事。微分的比喻一点牵强。 不过能帮助理解赋行了,啊啊,入门级的,如能帮助新手  t; C9 Y6 }* G) }
    理解下PID, 于愿足矣。故事中小明的试验是一 一步步独立做,* k% S# I* k3 D8 r$ }' _
    但实际加水工具、解斗口径。 温水孔的大小同时 都会影响加水的速度,
    : b8 u! e# S) y% w" W3 C水位超调量的大小。做了后面的实验后,往往还要修改改前面
      ^1 p+ J9 S. r0 N. @
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    - B0 V+ K2 s* d5 [( H5 ~) y( G0 }- h

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    发表于 2020-1-20 18:17 | 只看该作者
    很好的资料,谢谢分享
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