PID控制算法简介

news/2024/11/1 8:28:13/

目录

1  简介

2  比例Proportional

3  积分Integral

4  微分Differential

5  公式

6  积分限幅

7  积分限行

8  相关代码


1  简介

PID控制中有P、I、D三个参数,PID即:Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)的缩写。只有明白这三个参数的含义和作用才能完成控制器PID参数整定,让控制器到达最佳控制效果。

PID是经典的闭环控制算法,具有原理简单,易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单等优点。

凡是需要将某一个物理量“保持稳定”的场合(比如维持平衡,稳定温度、转速等),PID都会派上大用场。

 

2  比例Proportional

比例控制器实际上就是个放大倍数可调的放大器,即△P=Kp×e,式中Kp为比例增益,即Kp可大于1,也可小于1;e为控制器的输入,也就是测量值与给定值之差,又称为偏差。

比例控制有个缺点,就是会产生余差,要克服余差就必须引入积分作用。

只有比例系数无法准确到达目标位置,但增大比例系数有利于减小误差

 

3  积分Integral

控制器的积分作用就是为了消除自控系统的余差而设置的。所谓积分,就是随时间进行累积的意思,即当有偏差输入e存在时,积分控制器就要将偏差随时间不断累积起来,也就是积分累积的快慢与偏差e的大小和积分速度成正比。只要有偏差e存在,积分控制器的输出就要改变,也就是说积分总是起作用的,只有偏差不存在时,积分才会停止。

实际上积分作用很少单独使用,通常与比例作用一起使用,使其既具有把偏差放大(或缩小)的比例作用,又具有将偏差随时间累积的积分作用,且其作用方向是一致的。这时控制器的输出为:△P=Ke+△Pi,式中△P为控制器输出值的变化;Ke为比例作用引起的输出;△Pi为积分作用引起的输出。

同时使用比例系数和积分可以准确到达目标位置,但当比例系数过大时会出现不稳定性

 

4  微分Differential

微分作用主要是用来克服被控对象的滞后,常用于温度控制系统。除采用微分作用外,在使用控制系统时要注意测量传送的滞后问题,如温度测量元件的选择和安装位置等。

在常规PID控制器中,微分作用的输出变化与微分时间和偏差变化的速度成比例,而与偏差的大小无关,偏差变化的速度越大,微分时间越长,则微分作用的输出变化越大。但如果微分作用过强,则可能由于变化太快而由其自身引起振荡,使控制器输出中产生明显的“尖峰”或“突跳”。为了避免这一扰动,在PID调节器和DCS中可使用微分先行PID运算规律,即只对测量值PV进行微分,当人工改变控制器的给定值SP时,不会造成控制器输出的突变,避免了改变SP的瞬间给控制系统带来的扰动。如TDC-3000,则在常规PID算法中增加一个软开关,组态时供用户选择控制器对偏差、还是测量值进行微分。

微分保证系统能够平稳运行,不至于出现太大的波动

5  公式

连续形式:

离散形式(常用,由连续形式推导):

6  积分限幅

试想一下,使用P和I项进行控制,无人机在地面准备起飞,期望高度是100m。此时一个人摁住无人机,那么误差值一直为100m,控制器P项输出保持不变,控制器I项输出是线性增长的

一段时间后,那个人突然不摁了,此时控制器I项输出可能非常大,再加上控制器P项输出,控制器给电机的输出非常大,那么无人机速度就非常快并且飞的非常高。对于这种情况,我们对积分限幅,I项增加到一定值时就不再增了。那么无人机在上面这种情况下就不至于飞的很快很高,这就是积分限幅的作用。

7  积分限行

我们直接将传感器的反馈值分出来一路给到控制器的D项,这样做有一个好处就是如果希望无人机快速反应移动,当期望高度突变的时候,影响会先给到P和I项,由于开始时无人机位置没有突变,传感器反馈的实际高度值也不会突变,因此不会马上给到D项,这样就有效减小了D项开始的缓冲作用,使无人机可以快速反应移动。如果不这样做,那么如果期望高度突变,D项的微分值也会突变变得很大,缓冲作用非常大,使相应效果大大降低。
 

8  相关代码

chassis_motor_pid[i].SpeedPID.current=motor_chassis[i].speed_rpm;
pid_calc(&chassis_motor_pid[i].SpeedPID);void pid_calc(_pid* pid)
{pid->e=pid->target-pid->current;pid->p_out=(int32_t)(pid->Kp*pid->e);if(fabs(pid->e)<I_Band)//积分限幅和积分分离 {pid->i_out+=(int32_t)(pid->Ki*pid->e);limit(&(pid->i_out),pid->IntegralLimit);}else{pid->i_out=0;}pid->d_out=(int32_t)(pid->Kd*(pid->e-pid->last_e));pid->total_out=pid->p_out+pid->i_out+pid->d_out;//公式 limit(&(pid->total_out),pid->MaxOutput);//输出限制 pid->last_e=pid->e;//更新last值 } 


http://www.ppmy.cn/news/24654.html

相关文章

Python_pytorch (二)

python_pytorch 小土堆pytotch学习视频链接 from的是一个个的包&#xff08;package) import 的是一个个的py文件(file.py) 所使用的一般是文件中的类(.class) 第一步实例化所使用的类,然后调用类中的方法&#xff08;def) Torchvision 数据集 数据集使用&#xff08;CI…

Elasticsearch7.8.0版本进阶——数据写流程

目录一、数据写流程概述二、数据写流程步骤2.1、数据写流程图2.2、数据写流程步骤&#xff08;新建索引和删除文档所需要的步骤顺序&#xff09;2.3、数据写流程的请求参数一、数据写流程概述 新建、删除索引和新建、删除文档的请求都是写操作&#xff0c; 必须在主分片上面完…

手写识别字体的步骤是什么?怎么识别图片中的文字?

手写识别字体的步骤是什么&#xff1f;怎么识别图片中的文字&#xff1f; 1. 打开信风工具网&#xff0c;点击拍照按钮&#xff0c;选择拍图识字模式&#xff0c;对准需要识别的文件进行拍摄&#xff61;在线工具地址&#xff1a; https://ocr.bytedance.zj.cn/image/ImageT…

Java修饰符和运算符,超详细整理,适合新手入门

目录 一、访问控制修饰符 1、访问权限 二、运算符 1、算术运算符 2、关系运算符 3、逻辑运算符 4、赋值运算符 5、三元运算符 一、访问控制修饰符 Java 支持 4 种不同的访问权限&#xff1a; private 私有的 protected 受保护的 public 公共的 default 默认 1、…

热启动预示生态起航的Smart Finance,与深度赋能的SMART通证

2023年初加密市场的回暖&#xff0c;意味着各个赛道都将在新的一年里走向新的叙事。最近&#xff0c;我们看到GameFi赛道也在市场回暖的背景下&#xff0c;逐渐走出阴霾。从融资数据上看&#xff0c;1月获得融资的GameFi项目共12个&#xff0c;融资突破8000万美元&#xff0c;1…

动态规划之01背包问题和完全背包问题

01背包的问题描述&#xff1a;&#xff08;内容参考代码随想录&#xff09;有n件物品和一个最多能背重量为w 的背包。第i件物品的重量是weight[i]&#xff0c;得到的价值是value[i] 。每件物品只能用一次&#xff0c;求解将哪些物品装入背包里物品价值总和最大。问题示例&#…

互联网舆情监测系统的发展阶段,TOOM互联网舆情监测系统有哪些?

互联网舆情监测系统是一种利用计算机技术对互联网上的大量信息进行实时监测、分析和评估的工具&#xff0c;旨在了解公众对某一事件、话题或品牌等的态度、情感倾向和影响力等。通过对社交媒体、论坛、新闻媒体等多个渠道的数据采集和处理&#xff0c;系统能够实现舆情事件的追…

【数据结构与算法】单调队列 | 单调栈

&#x1f320;作者&#xff1a;阿亮joy. &#x1f386;专栏&#xff1a;《数据结构与算法要啸着学》 &#x1f387;座右铭&#xff1a;每个优秀的人都有一段沉默的时光&#xff0c;那段时光是付出了很多努力却得不到结果的日子&#xff0c;我们把它叫做扎根 目录&#x1f449;…